专利名称：电力互感器检定接线模拟系统及其接线判断方法
技术领域：
本发明涉及一种电力互感器检定技术，特别涉及一种电力互感器检定接线模拟系 统及其接线判断方法。
背景技术：
目前，国内从事电能计量检定人员流动性大、知识更新慢、专业知识和工作水平参 差不齐，复合型人才偏少。同时，为建设资源节约型社会提供良好的计量技术支撑，确保电 能量值传递准确、一致和可靠，必须切实提高电能计量检定人员的业务素质和专业技能工 作水平。以往针对电力互感器检定人员的集中培训、演示试验、书面考试和师徒一带一培 训考核等方式存在很大的局限性，现场培训机会偏少，受训者很难通过培训达到实际应用 技能水平。因此需创新一种简洁高效的并且密切结合实际的培训和考核手段，弥补以往培 训和考核方式的不足。目前，理论与实践相结合的电力互感器培训方法最大的问题是对现场检测成套设 备的模拟与控制。当前，大多设计者主要设计思想停留在对互感器现场检测设备二次接线 的模拟，这主要是因为一次设备升压和升流之后产生的高电压和高电流会对人身和设备产 生安全隐患。无法解决对整套互感器检测设备的模拟和控制势必不能做到有效的理论与实 践的结合，更无法对电力互感器进行模拟接线。

发明内容
针对上述现有技术手段存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种电力互感器 检定接线模拟系统及其接线判断方法。通过本发明可完全模拟电压互感器和电流互感器现场检测系统任意一、二次电压 电流，能让操作人员真正实际动手接线。本发明的目的是这样实现的一、电力互感器检定接线模拟系统(简称系统)本系统由两个独立部分组成，可控电压互感器现场检测部分和可控电流互感器现 场检测部分。其中，电压互感器部分包括可控操作箱、可控升压器、可控电压互感器标准、可 控电压互感器被试和可控校验仪；电流互感器部分包括可控操作箱、可控升流器、可控电流 互感器标准、可控电流互感器被试和可控校验仪。对于这两个独立的部分，可控操作箱和可 控校验仪为共用部分，操作的时候只能使用其中一个系统，两个系统不能同时使用。本系统中的所有可控元件均是由传统元件和切换器组成，如可控升压器是由传统 升压、切换器组成。切换器是由多个单刀双掷继电器组成。具体地说，本系统包括PC机、可控操作箱、可控升压器、可控电压互感器标准、可 控电压互感器被试、控制器、可控校验仪、可控电流互感器被试、可控电流互感器标准和可 控升流器；
可控操作箱由相互连接的操作箱和第1切换器组成；可控升压器由相互连接的升压器和第2切换器组成；可控电压互感器标准由相互连接的电压互感器标准和第3切换器组成；可控电压互感器被试由相互连接的电压互感器被试和第4切换器组成；控制器由接线判断器、控制单元和功率放大器组成；可控校验仪由相互连接的校验仪和第6切换器组成；可控电流互感器被试由相互连接的电流互感器被试和第7切换器组成；可控电流互感器标准由相互连接的电流互感器标准和第8切换器组成；可控升流器由相互连接的升流器和第9切换器组成；其连接关系是PC机通过USB 口与控制器连接；控制器通过一条控制总线分别与首尾依次闭环连接的第1切换器、第2切换器、第 3切换器、第4切换器、第6切换器、第7切换器、第8切换器和第9切换器连接；第3切换器和第8切换器分别与第6切换器连接。本系统的工作原理本系统在启动之后，PC机通过通讯线进行参数设置，操作员可首先选择PC机模拟 接线模式，在电脑上进行互感器理论接线。在该模式下，当理论接线培训进入一定阶段，可 通过PC机上的软件扩展，对操作员进行上机接线考核。对理论接线熟练者可进入实际动手 接线模式；进入考核模式之后，学员对现场用互感器检测装置进行实际接线，做出实验数据 保存在PC机上。PC机软件扩展后应能实现打分考核。二、电力互感器检定接线模拟接线判断方法(简称方法)本方法以本系统为工作平台，包括下列步骤①操作员通过控制器设置切换器内部的继电器置判断接线端子，进入判断接线模 式；②控制器将继电器所有判断接线端子逻辑电平置“ 1 ”，实验接线端子逻辑电平置 “0”；③操作人员进行模拟接线，控制器内部的接线判断器进行自动逻辑采样；④控制器内部的接线判断器通过采样所有端子之间的电气连接，改变逻辑电平状 态，发送最终逻辑电平代码，由此判断接线端子的信息；⑤将控制器采集到的信息上传至PC机，与PC机检测软件的库文件进行比较，在软 件上显示接线正确与否。本发明具有以下优点和积极效果①实现电压互感器和电流互感器两个独立的现场检测系统一体化；②通过PC机对模拟接线和实际操作进行切换；③通过PC机对互感器现场所有接线进行模拟连接；④PC机还可以进行功能的扩展，实现考核打分和上位机对操作机的一对多控制 以及远程控制。本发明适用于电力系统各实训基地和各电力学校对学员互感器现场检测技术的 培训和考核。


图1是本系统的结构框图(简图)；图2是本系统的结构框图(详图)；图3是本发明控制实例图；图4是专用机检测软件工作流程图。其中000-PC 机；100-可控操作箱，110-操作箱，120-第1切换器；200-可控升压器，210-升压器，220-第2切换器；300-可控电压互感器标准，310-电压互感器标准，320-第3切换器；400-可控电压互感器被试，410-电压互感器被试，420-第4切换器；500-控制器510-接线判断器，520-控制单元，530-功率放大器；600-可控校验仪610-校验仪，620-第6切换器；700-可控电流互感器被试，710-电流互感器被试，720-第7切换器；800-可控电流互感器标准，810-电流互感器标准，820-第8切换器；900-可控升流器，910-升流器，920-第9切换器；C-控制线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明一、系统1、总体如图1、2，本系统包括PC机000、可控操作箱100、可控升压器200、可控电压互感 器标准300、可控电压互感器被试400、控制器500、可控校验仪600、可控电流互感器被试 700、可控电流互感器标准800和可控升流器900 ；可控操作箱100由相互连接的操作箱110和第1切换器120组成；可控升压器200由相互连接的升压器210和第2切换器220组成；可控电压互感器标准300由相互连接的电压互感器标准310和第3切换器320组 成；
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可控电压互感器被试400由相互连接的电压互感器被试410和第4切换器420组 成；控制器500由接线判断器510、控制单元520和功率放大器530组成；可控校验仪600由相互连接的校验仪610和第6切换器620组成；可控电流互感器被试700由相互连接的电流互感器被试710和第7切换器720组 成；可控电流互感器标准800由相互连接的电流互感器标准810和第8切换器820组 成；可控升流器900由相互连接的升流器910和第9切换器920组成；其连接关系是PC机000通过USB 口与控制器500连接；控制器500通过一条控制总线C分别与首尾依次闭环连接的第1切换器120、第2 切换器220、第3切换器320、第4切换器420、第6切换器620、第7切换器720、第8切换器 820和第9切换器920连接；第3切换器320和第8切换器820分别与第6切换器620连接。传统模块和切换器双向连接，他们共同组成可控模块，即切换器既可以对传统模 块进行控制，而传统模块也可以将操作信息通过控制总线C反馈给控制器。以可控操作箱 100为例，它由传统操作箱110和第1切换器120组成，传统操作箱110和切换器120双向连接。2、功能块1) PC 机 000PC机000是一种常用个人计算机，其硬件配置为主流配置，安装专用机检测软件； 控制器500通过USB2. 0与PC机000通讯。如图4，专用机检测软件工作流程包括下列步骤
开始0 ；
①操作员开机登陆1 ；
②设置软件参数2 ；
③进入开断接线模式3 ；
④逻辑电平采样4;
⑤PC机判断正误5，是则进入下一步骤，否则转跳到步骤③；
⑥进入实际接线模式6 ；
⑦互感器检定的实际接线7 ；
⑧得出实际误差上传至PC机8 ；
⑨PC机判断误差正误9;
⑩保持至软件数据库10 ；
结束11。
2)可控操作箱100
可控操作箱100由相互连接的操作箱110和第1切换器120组成
所述的操作箱110是一种双绕组的变压器；
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所述的第1切换器120 (包括后述的其它切换器)由多个单刀双掷继电器组成。前述，由于可控操作箱100分别与可控升压器200和可控升流器900连接，因此可 控操作箱100控制可控升压器200和可控升流器900，调节本系统的一次电压和一次电流输
出ο3)可控升压器200可控升压器200由相互连接的升压器210和第2切换器220组成；所述的升压器210是一种双绕组的变压器。可控升压器200将可控操作箱100输出的低电压0 220V转化成额定一次电压 供给可控电压互感器标准300和可控电压互感器被试400。4)可控电压互感器标准300可控电压互感器标准300由相互连接的电压互感器标准310和第3切换器320组 成；所述的电压互感器标准310是一种多绕组的变压器。可控电压互感器标准300作为本系统的标准，通过将可控电压互感器被试400的 信号与可控标准电压互感器300的信号送到可控校验仪600比较测差后显示互感器的误差。5)可控电压互感器被试400可控电压互感器被试400由相互连接的电压互感器被试410和第4切换器420组 成；所述的电压互感器被试410是一种多绕组的变压器。可控电压互感器被试400作为本系统的被试品，为操作员提供试验对象。6)控制器 500如图3，控制器500由接线判断器510、控制单元520和功率放大器530组成；控制单元520通过I/O 口连接功率放大器530，功率放大器530经控制单元520的 控制，为所有切换器提供+5V电压的工作电源。具体地说，功率放大器530为切换器内部的 各个单刀双掷继电器提供工作电压。此外，PC机000设置控制器500，由其内部的控制单元 520控制切换器工作模式的转换。控制器510内的接线判断器通过I/O 口连接到各切换器，具体地说连接到切换器 内部的各单刀双掷继电器一个输出端子。此时，系统进入接线判断模式，由接线判断器510 对本系统的接线进行判断。以第2切换器220为例，控制单元520通过I/O 口连接功率放大器530，功率放大器 530连接到第2切换器220内部的第1、2、3、4继电器221、222、223、224，为继电器提供+5V 电源保证继电器的正常工作；接线判断器510通过I/O 口，连接到第2切换器220内部的第 1、2、3、4继电器判断接线端子221a、222a、223a、224a，对本系统模拟接线进行判断。(判断 原理，后面详述)第1、2、3、4继电器实验接线端子221b、222b、223b、224b分别与升压器210的输 入、输出四个端子连接。所述的接线判断器510是一种逻辑判断芯片；所述的控制单元520是一种控制芯片；
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所述的功率放大器530是一种常用器件。7)可控校验仪600可控校验仪600由相互连接的校验仪610和第6切换器620组成；所述的校验仪610为目前主流的电压、电流互感器校验仪，采用比较测差的原理， 可检测电压、电流互感器的误差，准确度达到0. 05级。8)可控电流互感器被试700可控电流互感器被试700由相互连接的电流互感器被试710和第7切换器720组 成；所述的电流互感器被试710由多个不同铁心的双绕组变压器组成。可控电流互感器被试700作为本系统的被试品，为操作员提供试验对象。9)可控电流互感器标准800可控电流互感器标准800由相互连接的电流互感器标准810和第8切换器820组 成；所述的电流互感器标准810由多个不同铁心的双绕组变压器组成。可控电流互感器标准800作为本系统的标准，通过将可控电流互感器被试400的 信号与可控标准电流互感器300的信号送到可控校验仪600后显示互感器的误差。10)可控升流器900可控升流器900由相互连接的升流器910和第9切换器920组成；所述的升流器910是一种双绕组变压器。可控升流器900将可控操作箱100提供的小电流转化成本系统需要的额定一次电流。二、接线判断方法如图2所示，以控制器500和第2切换器220为例，由于可控升压器200的外部有 4个接线端子，每个接线端子有PC机接线判断模式和实际动手接线模式两种工作状态，因 此每个接线端子接有一个单刀双掷继电器。第1、2、3、4单刀双掷继电器221、222、223、224 分别控制着对应端子的两种工作模式。第1、2、3、4单刀双掷继电器221、222、223、224构成 了切换器220。控制器500和切换器220内部已有电气连接，可以通过数字电路的逻辑电平 判断的方法来判断可控升压器200的4个接线端子接线与否。当操作员通过控制器500设置第1切换器120、第2切换器220、第3切换器320、 第4切换器420、第6切换器620、第7切换器720、第8切换器820和第9切换器920内部 的所有单刀双掷继电器(如第1、2、3、4单刀双掷继电器221、222、223、224)接判断接线端 子时，进入PC机接线判断模式。以可控升压器200为例，首先将其内部继电器的两个输出 端子分别编号为 221a,221b, 222a,222b, 223a,223b, 224a、224b。其中，221a、222a、223a、224a接接线判断器 510 ；221b、222b、223b、224b 接设备外
部接线端子。进入PC机接线判断模式时，若操作员通过控制器500将22la、222a、223a、224a逻 辑电平置“1”；22让、22213、22313、22413逻辑电平置“0”。此时，第2切换器220内部逻辑为 221a、222a、223a、224a、221b、222b、223b、224b- “ 11110000”，其中，221a 的逻辑电平为“1”。若操作员通过一根导线，将 1继电器221所连接的外部接线端子与任意其他切换器(除第2切换器220之外)的外部接线端子连接时，控制器500将这两个端子逻辑电 平置“0”，其中第1继电器221的端子221a逻辑电平置为“0”。此时，第2切换器220内部 逻辑为:221a、222a、223a、224a、221b、222b、223b、224b- “01110000”。依据此原理，当控制 器500的接线判断器510在接线模式下，检测到221a、222a、223a、224a的某一逻辑电平为 “0”，系统将认为该端子与其他端子存在电气接线。 我们在PC机建立软件数据库，将国家检定规程规定的接线图置入，那么通过将正 确接线图的逻辑电平与操作者所接端子产生的逻辑电平比较，就可判断操作者接线正确与 否。
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权利要求
一种电力互感器检定接线模拟系统，其特征在于包括PC机(000)、可控操作箱(100)、可控升压器(200)、可控电压互感器标准(300)、可控电压互感器被试(400)、控制器(500)、可控校验仪(600)、可控电流互感器被试(700)、可控电流互感器标准(800)和可控升流器(900)；可控操作箱(100)由相互连接的操作箱(110)和第1切换器(120)组成；可控升压器(200)由相互连接的升压器(210)和第2切换器(220)组成；可控电压互感器标准(300)由相互连接的电压互感器标准(310)和第3切换器(320)组成；可控电压互感器被试(400)由相互连接的电压互感器被试(410)和第4切换器(420)组成；控制器(500)由接线判断器(510)、控制单元(520)和功率放大器(530)组成；可控校验仪(600)由相互连接的校验仪(610)和第6切换器(620)组成；可控电流互感器被试(700)由相互连接的电流互感器被试(710)和第7切换器(720)组成；可控电流互感器标准(800)由相互连接的电流互感器标准(810)和第8切换器(820)组成；可控升流器(900)由相互连接的升流器(910)和第9切换器(920)组成；其连接关系是PC机(000)通过USB口与控制器(500)连接；控制器(500)通过一条控制总线(C)分别与首尾依次闭环连接的第1切换器(120)、第2切换器(220)、第3切换器(320)、第4切换器(420)、第6切换器(620)、第7切换器(720)、第8切换器(820)和第9切换器(920)连接；第3切换器(320)和第8切换器(820)分别与第6切换器(620)连接。
2.按权利要求1所述的一种电力互感器检定接线模拟系统，其特征在于所述的PC机(000)是一种计算机，其硬件配置为主流配置，安装专用机检测软件，控制 器(500)通过USB2. 0与其通讯；专用机检测软件工作流程包括下列步骤 开始(0)；①操作员开机登陆(1)；②设置软件参数(2)；③进入开断接线模式(3)；④逻辑电平采样⑷；⑤PC机判断正误(5)，是则进入下一步骤，否则转跳到步骤③；⑥进入实际接线模式(6)；⑦互感器检定的实际接线(7)；⑧得出实际误差上传至PC机⑶；⑨PC机判断误差正误(9)；⑩保持至软件数据库(10)； 结束(11)。
3.按权利要求1所述的一种电力互感器检定接线模拟系统，其特征在于所述的控制器(500)由接线判断器(510)、控制单元(520)和功率放大器(530)组成； 控制单元(520)通过I/O 口连接功率放大器(530)，功率放大器(530)经控制单元 (520)的控制，为所有切换器提供+5V电压的工作电源；控制器(510)内的接线判断器通过I/O 口连接到各切换器。
4.基于权利要求1所述系统的电力互感器检定接线模拟接线判断方法，其特征在于包 括下列步骤①操作员通过控制器设置切换器内部的继电器置判断接线端子，进入判断接线模式；②控制器将继电器所有判断接线端子逻辑电平置“1 ”，实验接线端子逻辑电平置“ 0 ” ；③操作人员进行模拟接线，控制器内部的接线判断器进行自动逻辑采样；④控制器内部的接线判断器通过采样所有端子之间的电气连接，改变逻辑电平状态， 发送最终逻辑电平代码，由此判断接线端子的信息；⑤将控制器采集到的信息上传至PC机，与PC机检测软件的库文件进行比较，在软件上 显示接线正确与否。
全文摘要
本发明公开了一种电力互感器检定接线模拟系统及其接线判断方法，涉及一种电力互感器检定技术。本系统包括PC机、可控操作箱、可控升压器、可控电压互感器标准、可控电压互感器被试、控制器、可控校验仪、可控电流互感器被试、可控电流互感器标准和可控升流器；PC机通过USB口与控制器连接；控制器通过一条控制总线分别与首尾依次闭环连接的第1、2、3、4、6、7、8、9切换器连接；第3切换器和第8切换器分别与第6切换器连接。本发明适用于电力系统各实训基地和各电力学校对学员互感器现场检测技术的培训和考核。
文档编号G01R31/02GK101950011SQ20101029209
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者叶利, 李俊, 李涧频, 舒开旗, 陈俊 申请人:湖北省电力试验研究院