專(zhuān)利名稱(chēng)：電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，涉及電力模擬計(jì)量，尤其涉及一種電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景各勞動(dòng)職業(yè)技能鑒定部門(mén)、供電系統(tǒng)基層單位、電力培訓(xùn)部門(mén)、大中專(zhuān)、技校、職校等設(shè)置電力系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程的單位，需要經(jīng)常安排學(xué)員進(jìn)行實(shí)物操作。為保證安全，不妨礙電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些單位一般采用模擬操作裝置。比如“模擬現(xiàn)場(chǎng)電能計(jì)量試驗(yàn)裝置及方法”(公開(kāi)號(hào)CN101685147)公開(kāi)了一種模擬現(xiàn)場(chǎng)電能計(jì)量試驗(yàn)裝置及方法，分為實(shí)負(fù)荷和虛負(fù)荷兩部分，實(shí)負(fù)荷部分由電流、電壓互感器及其二次接線和電能表組成，為單母線雙回路；虛負(fù)荷部分采用三相程控測(cè)試電源和電壓、電流接線切換箱組成。該文獻(xiàn)對(duì)如何確保操作人員安全沒(méi)有詳細(xì)的記載。另外，現(xiàn)有的模擬裝置功能較為單一，只能解決部分操作需求
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種確保使用者安全的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的另一目的還在于提供一種能集合多種模擬操作試驗(yàn)的裝置。本實(shí)用新型的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，包括一三相程控工頻功率電源；一三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表；[0010]和一掛表區(qū)，用以安設(shè)被測(cè)電能表，所述三相程控工頻功率電源的輸出電壓并聯(lián)接到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)上的被測(cè)電能表上，所述輸出電流串聯(lián)到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)上的被測(cè)電能表上；一誤差計(jì)算器，接入三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖、被測(cè)電能表產(chǎn)生的被測(cè)電能脈沖，以計(jì)算被測(cè)電能表的電能誤差；其中，所述三相程控工頻功率電源輸出的電壓、電流分別通過(guò)一電壓采樣互感器和一電流采樣互感器得到電壓、電流的輸出采樣信號(hào)；在該輸出采樣信號(hào)與三相程控工頻功率電源的三相信號(hào)源產(chǎn)生的電壓、電流信號(hào)的波形的頻率、幅度、相位出現(xiàn)不同時(shí)三相信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)復(fù)歸零。所述三相程控工頻功率電源包括控制器、三相電壓和電流信號(hào)源、電壓功率放大器和電流功率放大器；控制器通過(guò)鍵盤(pán)輸入或多路通訊板接收外部控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電壓和電流信號(hào)源的控制；三相電壓信號(hào)源所產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)電壓功率放大器放大后經(jīng)升壓器輸出；三相電流信號(hào)源所產(chǎn)生的電流信號(hào)由電流功率放大器放大后經(jīng)升流器輸出； 輸出電壓、電流經(jīng)取樣反饋電路分別返回相應(yīng)功率放大器形成穩(wěn)壓和穩(wěn)流閉環(huán)控制系統(tǒng)。所述功率放大器在其輸出端與電源之間并接高速快恢復(fù)二極管；并設(shè)限流電阻；
4且其輸入與輸出回路隔離。所述三相電壓或電流信號(hào)源的晶體分頻信號(hào)經(jīng)鎖相環(huán)與多路可編程分頻器所組成的鎖相環(huán)電路形成主頻；CPLD根據(jù)要求的時(shí)序編制，與單片機(jī)配合設(shè)定所需時(shí)序網(wǎng)絡(luò)， 供給DAC、波形存儲(chǔ)器、基準(zhǔn)電路。所述波形存儲(chǔ)器采用雙端口 RAM ；所述單片機(jī)按照設(shè)置的接線方式、相序及相位將基波正弦波形或基波正弦波+諧波正弦波的疊加波形寫(xiě)入到雙端口 RAM相應(yīng)的單元中。所述三相程控工頻功率電源輸出的電壓、電流分別經(jīng)過(guò)電壓采樣互感器、電流采樣互感器連接到錯(cuò)誤接線控制器，輸出各種接線錯(cuò)誤組合的電壓電流到所述掛表區(qū)。還包括一激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器和一環(huán)形電流線圈，該激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器向一環(huán)形電流線圈輸出電流；激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器通過(guò)多路通訊板接收外部控制信號(hào)。所述誤差計(jì)算器通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連；并設(shè)有摘掛表鍵以摘掛所述被測(cè)電能表。 還包括一電壓跌落控制器以實(shí)現(xiàn)電壓跌落。還包括一定時(shí)器。還包括一三線/四線開(kāi)關(guān)，兩端分別連接所述三相程控工頻功率電源和電壓采樣互感器。本實(shí)用新型的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，包括一柜體，分為上下兩部分，下部依次放置三相程控工頻功率電源、錯(cuò)誤接線控制器、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器、電壓互感器和電流互感器、多路通訊板；上部正反兩面，均設(shè)置一套掛表區(qū)、環(huán)形電流線圈、時(shí)鐘計(jì)時(shí)器、誤差計(jì)算器、電壓跌落控制器、三線/四線切換開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置集培訓(xùn)學(xué)習(xí)、理論驗(yàn)證、實(shí)際操作、考核考試于一體，通過(guò)三相程控工頻功率電源確保使用者安全，最大的特點(diǎn)是使用安全和操作便捷，能夠完成電能表計(jì)量、影響量測(cè)試、錯(cuò)誤接線等功能。該裝置適用于各勞動(dòng)職業(yè)技能鑒定部門(mén)、供電系統(tǒng)基層單位，電力培訓(xùn)部門(mén)、大中專(zhuān)、技校、職校。本實(shí)用新型的裝置可置于機(jī)柜中，機(jī)柜采用高檔材料，外形美觀。底部可安裝承重萬(wàn)向輪，方便裝置移動(dòng)。本實(shí)用新型的裝置元器件布局合理，操作方便，檢測(cè)直觀。

圖1本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)框圖圖2三相程控工頻功率電源結(jié)構(gòu)框圖圖3三相數(shù)字信號(hào)源結(jié)構(gòu)框圖圖4功率放大器電路圖圖5錯(cuò)誤接線控制器工作示意圖圖6輸入電源保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖圖7機(jī)柜外觀圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置由三相程控工頻功率電源、錯(cuò)誤接線控制器、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器、PT和CT、多路通訊板、掛表區(qū)、環(huán)形電流線圈、電壓表、時(shí)鐘計(jì)時(shí)、誤差計(jì)算器、電壓跌落控制器、三線/四線切換開(kāi)關(guān)組成。一、電能表計(jì)量單元三相程控工頻功率電源、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表、掛表區(qū)、誤差計(jì)算器組成典型的電能表計(jì)量單元。能夠計(jì)量三相三線/三相四線電能表。如圖1所示三相程控工頻功率電源能輸出相位可調(diào)，幅度可調(diào)的電壓電流(電壓三相三線3 X 100V ；三相四線3X220V ；三相四線3 X 57. 7V ；電流3X10A)。電壓并聯(lián)接到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)中的電能表上，電流串聯(lián)到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)中的電能表上。這時(shí)三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表會(huì)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖、電能表產(chǎn)生被測(cè)電能脈沖，兩個(gè)脈沖信號(hào)同時(shí)接入到誤差計(jì)算器中，誤差計(jì)算器中的單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)采樣， 計(jì)算出被測(cè)電能表的電能誤差。一)三相程控工頻功率電源三相程控工頻功率電源是采用數(shù)字合成技術(shù)設(shè)計(jì)的高穩(wěn)定度三相精密工頻功率電源，輸出電壓100V、220V，輸出電流10A，輸出頻率為標(biāo)頻可調(diào)，輸出相位360°可調(diào)。三相程控工頻功率電源本地、遠(yuǎn)地均可控制，通訊串口為標(biāo)準(zhǔn)485通訊口。三相程控工頻功率電源輸出形式可以實(shí)現(xiàn)三相四線有功/無(wú)功、三相三線有功/無(wú)功、正序/負(fù)序輸出。在三相程控工頻功率電源與電壓采樣互感器之間設(shè)置一三線/四線切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。三相程控工頻功率電源輸出方式可設(shè)置為基波輸出或基波+諧波輸出，諧波次數(shù)可設(shè)置為2-21次， 輸出比例可設(shè)置為基波的0-30%。三相程控工頻功率電源具有電流開(kāi)路、電壓短路、波形失真報(bào)警和軟啟停方式(在輸出電壓、電流啟停過(guò)程中輸出幅度將逐漸增大或減小，并在2秒左右達(dá)到穩(wěn)定值)，提高了應(yīng)用的安全性。三相程控工頻功率電源具有輸出實(shí)時(shí)采樣功能， 上傳計(jì)算機(jī)可以畫(huà)出實(shí)時(shí)輸出波形。三相程控工頻功率電源，具備完善的電壓、電流的保護(hù)措施，確保操作者的人身安全。對(duì)最終輸出端的電壓、電流通過(guò)電流采樣互感器、電壓采樣互感器得到電壓、電流的小信號(hào)(簡(jiǎn)稱(chēng)輸出采樣信號(hào))，輸出采樣信號(hào)與三相數(shù)字信號(hào)源產(chǎn)生的電壓、電流信號(hào) (簡(jiǎn)稱(chēng)輸入信號(hào))通過(guò)相關(guān)的比較電路進(jìn)行比較，當(dāng)輸出采樣信號(hào)和輸入信號(hào)兩者波形的頻率、幅度、相位出現(xiàn)不同時(shí)(例如輸出電壓短路、輸出電流開(kāi)路等)，比較電路產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。MCU(單片機(jī))收到報(bào)警信號(hào)后，立即將輸入信號(hào)復(fù)歸零，從而使最終輸出端輸出為零。三相程控工頻功率電源具有獨(dú)立的按鍵、顯示部件，可以單獨(dú)使用，進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。按鍵部分可以設(shè)置輸出方式、輸出相位、輸出頻率、輸出電壓電流。利用單片機(jī)對(duì)輸出信號(hào)實(shí)時(shí)采樣，上傳計(jì)算機(jī)可以畫(huà)出實(shí)時(shí)輸出波形。輸出諧波等功能的設(shè)置由計(jì)算機(jī)控制。如圖2所示，操作者通過(guò)鍵盤(pán)或通訊口通訊MCU，完成MCU對(duì)輸出類(lèi)型、數(shù)字信號(hào) (即三相數(shù)字信號(hào)源)的控制，三相數(shù)字信號(hào)源所產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)電壓穩(wěn)壓功率放大器放大后，經(jīng)電壓變換器(升壓器)輸出；電流信號(hào)由電流穩(wěn)流功率放大器放大后，經(jīng)電流變換器(升流器)輸出。輸出電壓、電流經(jīng)取樣反饋電路返回功放分別形成穩(wěn)壓和穩(wěn)流閉環(huán)控制系統(tǒng)，以保證輸出幅度穩(wěn)定。同時(shí)利用單片機(jī)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出取樣信號(hào)，經(jīng)一定幅度調(diào)整后送至MCU再送顯示，對(duì)輸出三相電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。若有過(guò)載情況發(fā)生，功放將向MCU發(fā)出過(guò)載信號(hào)，由MCU立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并使整機(jī)回到準(zhǔn)備狀態(tài)。二)三相數(shù)字信號(hào)源圖3所示為三相數(shù)字信號(hào)源框圖。晶體分頻信號(hào)經(jīng)鎖相環(huán)與多路可編程分頻器所組成的鎖相環(huán)電路形成主頻。CPLD 根據(jù)各電路要求的時(shí)序編制，與單片機(jī)配合搭建成整個(gè)設(shè)備所需的時(shí)序網(wǎng)絡(luò)，供給DAC、存儲(chǔ)器、基準(zhǔn)電路等器件。波形存儲(chǔ)器采用新型的雙端口 RAM。MCU按照設(shè)置的接線方式、相序及相位將基波正弦波形(或基波正弦波+諧波正弦波的疊加波形)寫(xiě)入到雙端口 RAM相應(yīng)的單元中。當(dāng)這些量化的二進(jìn)制數(shù)按一固定頻率送入D/A變換器時(shí)，D/A的輸出端即可得到階梯正弦波 (或基波正弦波+諧波正弦波的疊加波形的階梯波形)。該階梯波形通過(guò)低通濾波后即可獲得所需正弦波(或基波正弦波+諧波正弦波的疊加波形)。幅值由于與DAC的參考電壓(Vref)成正比，Vref電壓由基準(zhǔn)電路(一個(gè)數(shù)模變換器(DAC))產(chǎn)生，該DAC直接受MCU和CPLD2控制，從而實(shí)現(xiàn)了輸出幅值的程控。 主頻的改變完成了波形頻率的改變。波形的幅度、相位、頻率的均可程控改變，滿足了應(yīng)用要求，另外這樣構(gòu)成的系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，均可在線編程方便實(shí)用。三)功率放大器如圖4所示，功率放大器是對(duì)前端的DAC轉(zhuǎn)換電路輸出的交流電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足三相程控工頻功率電源輸出功率的要求。功率放大器選用BB公司生產(chǎn)的單片大功率集成運(yùn)算放大器OPAMl，該放大器芯片的最大工作電源電壓為士40V，最大輸出電流10A。除了具有良好的功率輸出特性外，還具有使用方便、電路調(diào)試簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。使用該芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意(1)輸出保護(hù)。當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，由于電流的滯后會(huì)引起電壓的反沖尖峰，該尖峰電壓出現(xiàn)在功放管的輸出端，極易擊穿其輸出級(jí)。為保證功放管安全，應(yīng)在其輸出端與電源之間并接高速快恢復(fù)二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間小于100ns。(2)電流限制。為保證功放管工作在安全工作區(qū)內(nèi)，應(yīng)采用限流電阻進(jìn)行限流，以防止電流過(guò)大，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定的最大電流時(shí)，功放管就會(huì)自動(dòng)護(hù)，避免管子損壞。(3)消除耦合，抑制干擾。主要方法有外殼接地，對(duì)功放管進(jìn)行屏蔽，防止外部干擾。輸入與輸出回路隔離，消除由于耦合電容引起的正反饋。四)三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表采用BY2463M三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表。BY2463M三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表是采用高速數(shù)字采樣技術(shù)、大規(guī)模集成電路以及現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(DSP)所構(gòu)成的新型高精度多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表。它使用RS-232串行接口通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連進(jìn)行通信及控制，可以十分方便地與其它儀器共同組成三相自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，BY2463M三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表的各種參數(shù)和計(jì)算結(jié)果均可通過(guò) RS-232串行接口讀出。五)誤差計(jì)算器本發(fā)明電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置采用標(biāo)準(zhǔn)表法(比較法)檢驗(yàn)，即標(biāo)準(zhǔn)表與被校表在同一負(fù)荷同時(shí)工作，然后比較兩表測(cè)量電能值，從而確定被校表誤差。標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)定的電能與被檢電能表測(cè)定的電能信號(hào)接入到誤差計(jì)算器，由誤差計(jì)算器計(jì)算被校表誤差并直接顯示。采用RS485通訊方式通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)控制操作并上傳誤差值。誤差計(jì)算器設(shè)有摘掛表鍵，可以摘掛被測(cè)電能表，方便使用。六)多路通訊板多路通訊板由單片機(jī)和RS232、RS485芯片組成，將一路連接計(jì)算機(jī)的RS485串口擴(kuò)展成兩路RS485串口及兩路RS232串口。多路通訊板上具有單獨(dú)地址，便于一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)控制多臺(tái)裝置運(yùn)行。電能表計(jì)量操作時(shí)，先利用計(jì)算機(jī)完成掛表類(lèi)型、參數(shù)等的設(shè)置、掛表區(qū)掛接相應(yīng)的電能表、三線/四線切換開(kāi)關(guān)打到相應(yīng)位置、多出的電表線應(yīng)放置到藏孔中。然后由計(jì)算機(jī)控制開(kāi)始電能表計(jì)量。電能表計(jì)量操作時(shí)，三相程控工頻功率電源電流輸出為0-10A。電能表計(jì)量操作時(shí)，正反面可以同時(shí)測(cè)量類(lèi)型、量程相同，脈沖常數(shù)不同的兩塊電
會(huì)邑^。電能表計(jì)量操作時(shí)，可以利用誤差計(jì)算器上的摘掛表鍵摘掛電能表。誤差計(jì)算器直觀顯示圈數(shù)、誤差值。電能表計(jì)量操作時(shí)，掛表區(qū)正面(表位1)為主表區(qū)。當(dāng)計(jì)量單塊電能表時(shí)，電能表應(yīng)掛接在正面(表位1)，反面(表位2)的接線盒出應(yīng)短路電流，電壓應(yīng)斷路(或電壓斷路由摘表完成)。掛接的被測(cè)電能表及電表類(lèi)型、量程等應(yīng)相符，以免燒壞電表?；静僮饕?guī)范應(yīng)正確，以免觸電。被測(cè)電能表可為RS485，有獨(dú)立串口，方便計(jì)算機(jī)讀取電能表數(shù)據(jù)。二、錯(cuò)誤接線程控模擬單元三相程控工頻功率電源、PT和CT、錯(cuò)誤接線控制器、掛表區(qū)組成典型的錯(cuò)誤接線程控模擬單元。如圖1所示三相程控工頻功率電源能輸出相位可調(diào)，幅度可調(diào)的電壓電流(電壓三相三線3X 100V ；三相四線3X220V ；三相四線3X57. 7V ；電流3X10A)。該電壓電流經(jīng)過(guò)PT和CT連接到錯(cuò)誤接線控制器。錯(cuò)誤接線控制器的RS232接口通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)控制。錯(cuò)誤接線控制器內(nèi)安裝了單片機(jī)和多個(gè)繼電器，可使繼電器以排列組合的方式接通與斷開(kāi)， 可以模擬多種錯(cuò)誤接線方式。錯(cuò)誤的電壓電流連接到掛表區(qū)，操作者通過(guò)必要的測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)量，由此判斷出錯(cuò)誤接線的類(lèi)型，并通過(guò)掛表區(qū)進(jìn)行接線改正。如圖5所示，錯(cuò)誤接線控制器實(shí)時(shí)采樣掛表區(qū)中表尾的電壓電流，畫(huà)出實(shí)時(shí)的向量圖，這樣可以看出操作者改正接線是否正確。三、磁場(chǎng)感應(yīng)單元如圖1所示，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器、環(huán)形電流線圈組成磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)產(chǎn)生單元。磁感應(yīng)強(qiáng)度任意可調(diào)，配合電能表計(jì)量單元完成磁場(chǎng)影響量測(cè)試。激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器通過(guò)晶體分頻信號(hào)經(jīng)鎖相環(huán)與多路可編程分頻器所組成的鎖相
8環(huán)電路形成主頻。利用單片機(jī)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)12位的電流模式數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(IDAC)輸出兩路電流信號(hào)，電流/電壓變換后疊加輸出正弦波信號(hào)。正弦波信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后輸出同市電同頻的幅度最大5A的交流電流信號(hào)。在掛表區(qū)外側(cè)安裝環(huán)形電流線圈，當(dāng)線圈通過(guò)電流時(shí)在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨電流信號(hào)的大小可以改變。當(dāng)電能表輸入端輸入相同的電壓電流時(shí)由于其掛在不同的磁場(chǎng)中其產(chǎn)生的被測(cè)電能表脈沖會(huì)不同，導(dǎo)致電能誤差不同。磁場(chǎng)影響量測(cè)試就是測(cè)試電能誤差在不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度下會(huì)是多少。磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)產(chǎn)生單元產(chǎn)生可變磁場(chǎng)，電能表計(jì)量單元測(cè)出其相應(yīng)電能誤差。激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器采用RS485通訊方式通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)控制電流輸出。激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器與環(huán)形電流線圈組成磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)產(chǎn)生單元。四、電壓跌落、電流降落的測(cè)試電能表計(jì)量單元配合電壓跌落控制器可以完成電壓跌落、電流降落的測(cè)試功能。電壓跌落、電流降落的測(cè)試是電能表性能的測(cè)試。當(dāng)電能表電壓跌落，電流降落恢復(fù)后，電能表的電能誤差前后改變量應(yīng)不超過(guò)電能表的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。裝置配套的軟件設(shè)置電壓跌落、電流降落參數(shù)，電能表計(jì)量單元先進(jìn)行測(cè)量電能誤差后由電壓跌落控制器完成電壓跌落、三相程控工頻功率電源完成電流降落，恢復(fù)后電能表計(jì)量單元再進(jìn)行測(cè)量電能誤差。五、計(jì)時(shí)功能設(shè)備裝有時(shí)鐘計(jì)時(shí)器，考核時(shí)可設(shè)定時(shí)間，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要求學(xué)員完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置可按下述方式配置主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)為三相程控工頻功率電源、錯(cuò)誤接線控制器、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表供電的輸入電源220V 士 10% 50Hz ；工作環(huán)境溫度_10°C +40°C ；相對(duì)濕度< 85% (25 °C )海拔 < 4000m。如圖6所示，輸入電源設(shè)定保護(hù)機(jī)制，當(dāng)誤操作造成短路時(shí)，則由漏電保護(hù)器，總空氣開(kāi)關(guān)和保險(xiǎn)管等予以處理。三相程控工頻功率電源電壓三相三線3 X 100V ；三相四線3X220V ；三相四線 3X57. 7V ；輸出功率每相20VA ；電流3X10A輸出功率每相20VA ；幅度調(diào)節(jié)0 100%; 輸出頻率45Hz 65Hz ；輸出相位0 359. 9°調(diào)節(jié)細(xì)度0. 1° ；諧波輸出2_21次諧波； 電壓2-21次諧波輸出最大30% Un ；電流2_21次諧波輸出最大30% In三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表0. 02級(jí)電壓表0.5級(jí)；外形尺寸700X 700X1900 (單位mm)；裝置功耗< 600VA ；重量< 200Kg如圖7所示，本試驗(yàn)裝置可放置于柜體內(nèi)。柜體內(nèi)部分為上下兩部分，下部依次放置三相程控工頻功率電源、錯(cuò)誤接線控制器、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器、電壓互感器和電流互感器、多路通訊板；上部正反兩面，均設(shè)置一套掛表區(qū)、環(huán)形電流線圈、定時(shí)器、誤差計(jì)算器、電壓跌落控制器、三線/四線切換開(kāi)關(guān)。
權(quán)利要求1.一種電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，包括一三相程控工頻功率電源；一三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表；和一掛表區(qū)，用以安設(shè)被測(cè)電能表，所述三相程控工頻功率電源的輸出電壓并聯(lián)接到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)上的被測(cè)電能表上，所述輸出電流串聯(lián)到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和掛表區(qū)上的被測(cè)電能表上；一誤差計(jì)算器，接入三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖、被測(cè)電能表產(chǎn)生的被測(cè)電能脈沖，以計(jì)算被測(cè)電能表的電能誤差；其特征在于，所述三相程控工頻功率電源輸出的電壓、電流分別通過(guò)一電壓采樣互感器和一電流采樣互感器得到電壓、電流的輸出采樣信號(hào)；在該輸出采樣信號(hào)與三相程控工頻功率電源的三相信號(hào)源產(chǎn)生的電壓、電流信號(hào)的波形的頻率、幅度、相位出現(xiàn)不同時(shí)三相信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)復(fù)歸零。
2.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三相程控工頻功率電源包括控制器、三相電壓和電流信號(hào)源、電壓功率放大器和電流功率放大器；控制器通過(guò)鍵盤(pán)輸入或多路通訊板接收外部控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電壓和電流信號(hào)源的控制；三相電壓信號(hào)源所產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)電壓功率放大器放大后經(jīng)升壓器輸出；三相電流信號(hào)源所產(chǎn)生的電流信號(hào)由電流功率放大器放大后經(jīng)升流器輸出；輸出電壓、電流經(jīng)取樣反饋電路分別返回相應(yīng)功率放大器形成穩(wěn)壓和穩(wěn)流閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述功率放大器在其輸出端與電源之間并接高速快恢復(fù)二極管；并設(shè)限流電阻；且其輸入與輸出回路隔離。
4.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三相電壓或電流信號(hào)源的晶體分頻信號(hào)經(jīng)鎖相環(huán)與多路可編程分頻器所組成的鎖相環(huán)電路形成主頻； CPLD根據(jù)要求的時(shí)序編制，與單片機(jī)配合設(shè)定所需時(shí)序網(wǎng)絡(luò)，供給DAC、波形存儲(chǔ)器、基準(zhǔn)電路。
5.如權(quán)利要求4所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述波形存儲(chǔ)器采用雙端口 RAM ；所述單片機(jī)按照設(shè)置的接線方式、相序及相位將基波正弦波形或基波正弦波+諧波正弦波的疊加波形寫(xiě)入到雙端口 RAM相應(yīng)的單元中。
6.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三相程控工頻功率電源輸出的電壓、電流分別經(jīng)過(guò)電壓采樣互感器、電流采樣互感器連接到錯(cuò)誤接線控制器，輸出各種接線錯(cuò)誤組合的電壓電流到所述掛表區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括一激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器和一環(huán)形電流線圈，該激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器向一環(huán)形電流線圈輸出電流；激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器通過(guò)多路通訊板接收外部控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述誤差計(jì)算器通過(guò)多路通訊板與計(jì)算機(jī)相連；并設(shè)有摘掛表鍵以摘掛所述被測(cè)電能表。
9.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括一電壓跌落控制器以實(shí)現(xiàn)電壓跌落。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括一柜體，分為上下兩部分，下部依次放置三相程控工頻功率電源、錯(cuò)誤接線控制器、三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生器、電壓互感器和電流互感器、多路通訊板；上部正反兩面，均設(shè)置一套掛表區(qū)、環(huán)形電流線圈、定時(shí)器、誤差計(jì)算器、電壓跌落控制器、三線/四線切換開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電能計(jì)量模擬操作試驗(yàn)裝置。包括一三相程控工頻功率電源；一三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表；和一安設(shè)被測(cè)電能表的掛表區(qū)；三相程控工頻功率電源的輸出電壓并聯(lián)接到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和被測(cè)電能表上，輸出電流串聯(lián)到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表和被測(cè)電能表上；一誤差計(jì)算器，接入三相多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖、被測(cè)電能表產(chǎn)生的被測(cè)電能脈沖，以計(jì)算被測(cè)電能表的電能誤差；其中，三相程控工頻功率電源輸出的電壓、電流與三相信號(hào)源產(chǎn)生的電壓、電流信號(hào)不同時(shí)三相信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)復(fù)歸零。使用安全、操作便捷，適用于各勞動(dòng)職業(yè)技能鑒定部門(mén)、供電系統(tǒng)基層單位，電力培訓(xùn)部門(mén)、大中專(zhuān)、技校、職校。
文檔編號(hào)G01R35/04GK202196166SQ20112024395
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者吳炳可, 孫超一, 富楊, 汪新愛(ài), 路暢 申請(qǐng)人:北京北研興電力儀表有限責(zé)任公司