一種電壓互感器仿真測試系統及工作方法
2023-10-11 02:18:59 4
一種電壓互感器仿真測試系統及工作方法
【專利摘要】本發明提供了一種電壓互感器仿真測試系統及其測試方法，所述系統包含教員機、與教員機通信連接的學員機。所述教員機包括上位機、與上位機連接的投影設備、電壓互感器檢測實體臺，所述學員機包括下位機及電壓互感器檢測仿真臺，所述電壓互感器檢測仿真臺包括控制機、與控制機連接的各個電壓互感器測試用的模擬器。利用本系統，本發明利用教員機，實現了一種可以完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄的系統。且上位機的界面設置電壓互感器校驗接線圖。
【專利說明】一種電壓互感器仿真測試系統及工作方法【技術領域】
[0001]本發明涉及電能互感器領域，尤其涉及一種電壓互感器仿真測試系統及測試方法。
【背景技術】
[0002]目前國內電能計量檢定人員流動性大、知識更新慢、專業知識和工作水平參差不齊，複合型人才偏少，掌握互感器現場檢定技術的技術人員較少，影響了正常的檢測工作，主要是因為培訓裝置較滯後，目前多以集中理論培訓、演示實驗、書面考試以及跟現場一帶一等培訓方式，都存在很大的局限性，培訓效率非常低。
[0003]而且在實際環境中的培訓，由於電能計量設備具有高電壓、大電流，會對人身和設備產生安全隱患，限制了培訓的質量和效率。
[0004]如果能提供一種能夠在低壓、小電流的條件下操作，且功能和外觀上完全模擬真實設備的電壓互感器培訓系統，那麼，對電能計量檢定人員培訓時的安全操作將是十分有利的。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明提供了一種電壓互感器仿真測試系統，包含一個具有投影設備教員機、若干與教員機通信連接的學員機，其中，
教員機包括上位機、與上位機連接的投影設備、電壓互感器檢測實體臺；所述上位機用於控制整個系統的通信，完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄；所述電壓互感器檢測實體臺包括實際升壓器、實際標準電壓互感器、實際被測電壓互感器、實際電流負荷箱、實際校驗儀、實際調壓器；所述電壓互感器檢測實體臺實現在真實電流、電壓互感器實驗室實際誤差檢定操作培訓；
所述學員機包含下位機，所述下位機與上位機通信連接。
[0006]進一步的，所述上位機設置有測試設置電壓互感器界面，所述界面分為監視區、示例區、電壓互感器校驗儀接線圖區；
所述監視區用於顯示實際校驗儀採樣所得出的百分表值、比差值、角差值；
所述示例區用於將跟隨實際校驗儀採樣所得出達到規程要求校驗點的百分表值、比差值、角差值實時顯不;
所述電壓互感器校驗儀接線圖區用於顯示正確的電壓互感器校驗接線圖。
[0007]進一步的，所述學員機還包含與下位機通信連接的控制機、調壓器、標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、互感器校驗儀模擬器、電壓負載箱模擬器，所述各個模擬器均與控制機連接，其中
所述電壓負載箱模擬器用於模擬真實的電壓負載箱模擬器；
所述標準電壓互感器模擬器用於模擬真實的標準電壓互感器模擬器功能；
所述被測電壓互感器模擬器用於模擬真實的被測電壓互感器的功能； 所述升壓器模擬器用於模擬真實的升壓器的功能；
所述互感器校驗儀模擬器用於模擬真實的互感器校驗儀的功能；
所述各個模擬器均具有若干模擬接線端子，所述模擬接線端子用於模擬實體的接線端子功能；
調壓器通過隔離變壓器與互感器校驗儀模擬器電源部分連接；
控制機用於各個模擬器的模擬接線端子接線情況的信號採集，並上傳給其對應的下位機，並執行下位機發送的控制指令；
下位機用於對控制機發送控制指令信息、接收控制機上傳信息、接收上位機對各個模擬器設定的參數，並進行信號處理與分析，將實際試驗接線情況在下位機的測試設置電壓互感器界面上時顯示出來。
[0008]進一步的，所述控制機包括頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊、RS232收發器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊；MCU模塊與頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊單向連接，與RS232收發器模塊雙向連接。其中，
頭接線端驅動輸出模塊用於接收MCU模塊發出的驅動控制信號，給待判斷的接線線頭施加低電平；
尾接線端採集輸入模塊用於實現對接線尾端信號掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態；
極性與信號判別模塊用於實現信號的放大，並實現信號的模數轉換；
RS232收發器模塊用於將尾接線端採集輸入模塊的信號傳輸至上位機或者將上位機的控制指令信息傳輸至對應的模擬器；
MCU模塊用於控制頭接線端驅動輸出模塊驅動待判斷接線端頭，並不斷掃描尾接線端採集輸入模塊的邏輯電平信號，判斷各個模擬接線端子之間接線的通斷關係；
供電單元模塊用於向其他各模塊供電。
[0009]進一步的，所述學員機有六個。
[0010]如上述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，包含下列步驟:
步驟1:上位機加載測試設置電壓互感器界面，打開串口與實際校驗儀連接，如果成功，則進行後續步驟，否則返回上位機主頁；
步驟2:上位機創建數據緩衝區；串口創建委託監聽，實時偵聽實際校驗儀的數據；步驟3:當偵聽到數據緩衝區有數據時，接收數據，進行校驗，校驗失敗直接拋棄數據，校驗成功則儲存數據，達到接收數據目的；
步驟4:分解數據，得到百分表、比差、角差數據，實時顯示實際校驗儀數據。
[0011]進一步的，步驟3中，上位機對接收到的數據採取奇偶，包頭0x55、包大小的校驗方式，校驗成功用數組int[] number = new int[48]存儲數據。
[0012]進一步的,在步驟4中，上位機用數組int [] number分解數據,得到百分表，比差、角差數據。
[0013]進一步的，在步驟4 中利用公式(number [5] * 127) * 65536 + number [4] *256 +number [3])) / 1000分解百分表數據。
[0014]進一步的,步驟4中，利用Text的TextChenged事件,監測百分表的值，當百分表達到規程要求實際校驗點時取當時角差、比差值，此時的比差、角差值根據化整規約及時化整出來，達到實時顯示實際校驗點數據目的。
[0015]本發明的有益效果為:
本發明利用教員機，實現了一種可以完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄的系統。且上位機的界面設置電壓互感器校驗接線圖，教員可以通過投影設備進行接線的教學和講解。
[0016]同時，本發明還採用計算機實時仿真，最大限度模擬電壓互感器模擬檢定的現場工作環境，提供了在設備外觀、功能完全仿真實物的標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、互感器校驗儀模擬器、升壓器模擬器、電壓負載箱模擬器，整個系統的工作電壓和電流遠遠小於真實環境的電壓和電流、可以實現在安全工作電壓、電流下為學員提供電壓互感器的培訓提供可靠的安全保障。
[0017]本發明的控制機完全滿足標準電壓互感器檢定接線模擬系統或其他類似的仿真測試系統的技術要求，能實現全電子化，實時地、準確地判斷模擬接線的通斷狀態，並及時地、不斷地將結果數據上傳給下位機作接線的對錯判斷等進一步處理。
[0018]下位機可以對各個模擬器的模擬接線接線端子進行試驗接線判斷，並在計算機上能將實際試驗接線情況顯示出來，最大限度的激發學員對現場工作的理解力和實際操作能力，迅速提高學員操作技能，具有較強的生產實際意義。
[0019]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明結構框圖。
[0020]圖2為電壓互感器檢測實體臺的組成框圖。
[0021]圖3為標準電壓互感器模擬器的原理框圖。
[0022]圖4為被測電壓互感器模擬器的原理框圖。
[0023]圖5為電壓負載箱模擬器的原理框圖。
[0024]圖6為升壓器模擬器的原理框圖。
[0025]圖7為互感器校驗儀模擬器的原理框圖。
[0026]圖8為控制機原理模塊圖。
[0027]圖9為控制機的軟體原理框圖。
【具體實施方式】:
如圖1所示，本發明系統總體結構由I套教員機、6套學員機、乙太網網絡通信設備組成，其中教員機是整個系統的通信控制主機，同時還作為實驗室校驗互感器的實際檢測平臺；學員機就是功能完全仿真現場的互感器模擬檢定裝置。
[0028](一)教員機:
教員機包含系統主計算機(上位機)，教學授課投影設備、電壓互感器檢測實體臺。
[0029]所述投影設備用於將教員機的上位機界面投影，對學員進行教學。
[0030]如圖2所示，所述電壓互感器檢測實體臺包括實際升壓器、實際標準電壓互感器、實際被測電壓互感器、實際電流負荷箱、實際校驗儀、實際調壓器，並連接。
所述上位機用於控制整個系統的通信，完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄。
[0031]在「測試」工作狀態下，上位機利用自帶的內部誤差校驗程序電壓互感器檢測實體臺使用真實電壓互感器、電壓互感器、電壓負載箱、電壓負載箱、互感器校驗儀、調壓控制箱、互感器誤差測試臺等，實現在真實電流、電壓互感器實驗室實際誤差檢定操作培訓。
[0032]所述上位機設置有測試設置電壓互感器界面，所述界面分為監視區、示例區、電壓互感器校驗儀接線圖區；
所述監視區用於顯示實際校驗儀採樣所得出的百分表值、比差值、角差值；
所述示例區用於將跟隨實際校驗儀採樣所得出達到規程要求校驗點的百分表值、比差值、角差值實時顯不;
所述電壓互感器校驗儀接線圖區用於顯示正確的電壓互感器校驗接線圖。
[0033](二)乙太網網絡設備
所述乙太網網絡設備實現各個學員機的下位機與教員機的通信。上位機與6個下位機組成一個網絡系統，上位機與投影設備組成教員專用授課講評系統，可以進行互感器及檢定知識的授課和培訓。
[0034](三)學員機
所述學員機包括一個計算機(下位機)及電壓互感器檢測防真臺，所述電壓互感器檢測仿真臺包括控制機、調壓器、標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、互感器校驗儀模擬器、電壓負載箱模擬器、升壓器模擬器。
[0035]下位機與控制機通過RS232串口連接，標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、互感器校驗儀模擬器、電壓負載箱模擬器均與控制機連接。所述下位機可以對各個模擬器的參數進行設置，並作出學員接線對錯判斷。
[0036]下面對各個模擬器分別進行詳細介紹。
[0037]1.標準電壓互感器模擬器
如圖3所不,標準電壓互感器模擬器包括殼體、位於殼體內的電壓互感器,位於殼體外的若干模擬接線端子。
[0038]下面分別進行詳細介紹。
[0039]a.電壓互感器
所述位於殼體內的電壓互感器由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心和絕緣組成。其工作原理與變壓器基本相同，當在一次繞組上施加一個電壓Ul時,在鐵心中就產生一個磁通Φ，根據電磁感應定律，則在二次繞組中就產生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數，可以產生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉換成低電壓，即100V。
[0040]b.模擬接線端子
模擬接線部分設置在殼體外表。如圖3中所示:模擬器一次線輸入端子標誌為A、X地；二次線輸入端子標誌為35KV/100V、10KV/100V、X，所述五個輸入端子直接與控制機的主板連接。根據需要，控制機可識別這五根接線的相互連接狀態。5根接線的頭端分別為:
la, 2a,..........5a。5根接線的尾端分別為:1b, 2b.........5b。也就是,上位機通過控制機要
及時準確地識別出每一個端號與其他4個端號的的關係(導通或斷開)。識別的方法採用控制機MCU集成的掃描式算法。
[0041]需要說明的是，本發明可實現模擬變比值為35KV/100VU0KV/100V。模擬等級
0.05級，過載能力120%。[0042]上位機設定好變模擬變比值，極性、額定功率因數、額定負載、額定頻率、準確度級另|J。在設備外觀、功能完全仿真的條件下，使接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)。
[0043]2.被測電壓互感器模擬器
如圖4所示，被測電壓互感器模擬器設計原理與標準電壓互感器模擬器一樣，只是輸入端子有一點差異，一次線輸入端子標誌為A、X ;二次線輸入端子標誌為100V、X。
[0044]3.電壓負載箱模擬器
如圖5所不，電壓負載箱模擬器包括殼體、位於殼體外的若干模擬接線端子。
[0045]模擬接線端子設置在殼體外表，功率因數為0.8時，分別模擬負載調節檔位
2.5VA、5VA、10VA、20VA、40VA，所述5個輸入端子直接與控制機的主板連接。根據需要，控制
機可識別這五根接線的相互連接狀態。5根接線的頭端分別為:1a，2a，..........5a。6根接
線的尾端分別為:1b，2b.........5b，。也就是，上位機通過控制機要及時準確地識別出每一個
端號與其他4個端號的的關係(導通或斷開)。識別的方法採用控制機MCU集成的掃描式算法。
[0046]所述電壓負載箱模擬器使得接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)，能模擬過載能力120%、額定電壓:100V、功率因數為0.8，模擬器具有通信進口，能通過控制機與上位機聯機，可通過上位機設置負載檔位。
[0047]模擬真實電壓負載箱外觀，電壓負載箱模擬器外觀與真實電壓負載箱外觀完全一致，其中電壓負載箱模擬器面板上的接線柱也和真實電壓負載箱一樣。達到與現場測試環境一致的效果。
[0048]4.升壓器模擬器
如圖6所示，升壓器模擬器包括殼體、位於殼體外的若干模擬接線端子。
[0049]模擬接線端子有4個，兩個一次線輸入端子標誌為50KV、X地；二次線輸入端子標誌為220V、土，所述4個輸入端子直接與控制機的主板連接。根據需要，控制機可識別這5
根接線的相互連接狀態。5根接線的頭端分別為:1a，2a，..........4a。5根接線的尾端分別
為:1b，2b.........4b。也就是，上位機通過控制機要及時準確地識別出每一個端號與其他3
個端號的的關係(導通或斷開)。識別的方法採用掃描式。
[0050]所述升壓器模擬器在設備外觀、功能完全仿真的條件下，使接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)、可以實現在安全工作電壓下為學員升壓器的培訓考試提供可靠的安全保障。升壓器模擬器的模擬一次升電壓(T50KV，模擬過載能力120%。
[0051]模擬真實升壓器外觀，升壓器模擬器外觀與真實升壓器外觀完全一致，其中升壓器模擬器面板上的接線柱也和真實升壓器一樣。達到與現場測試環境一致的效果。
[0052]模擬器具有通信接口，能與上位機聯機，可通過上位機設置變比和極性、升壓值。
[0053]5.互感器校驗儀模擬器
如圖7所不,所述互感器校驗儀模擬器包括殼體、位於殼體內的電路板,位於殼體外的若干模擬接線端子。
[0054]a.電路板
可使用現有互感器校驗儀模擬器電路板。當互感器校驗儀模擬器的工作電壓(或電流)迴路施加試驗電壓(或電流)，差壓(或差流)迴路施加誤差電壓(或電流)時，互感器校驗儀模擬器可以通過電橋線路、電子線路、或數安電路測量得到差壓(或差流)相量相對於工作電壓(或電流)相量的同相分量和正交分量，通過計算即可得到被比較的電壓(或電流)相量與工作電壓(或電流)相量的幅值比(比值差)和相位差。如果被比較的電壓(或電流)相量超前工作電壓(或電流)相量，相位差為正，滯後為負。互感器校驗儀模擬器其相量的同相分量和正交分量、負載值來自於下位機設置的值。百分表值來自於調壓器調節的大小通過互感器校驗儀模擬器取值。
[0055]b.模擬接線部分
模擬接線部分設置在殼體外表。如圖7中所示:工作電壓迴路輸入端子標誌為a、X ;工作電流迴路輸入端子標誌為To、Tx，差壓輸入端子為K、D;6根接線的頭端分別為:1a，2a，...…….5a，6a，尾端分別為:1b，2b.........5b，6b。根據需要，計算機通過控制器可識別a、X、
To、Tx、K、D六根接線的相互連接狀態。即計算機要及時準確地識別出每一個端號與其他5個端號的的關係(導通或斷開)。控制器採用掃描式，對接線端子逐一進行掃描。即先從Ia開始，逐一識別到6a。按照通信協議，控制機不斷將結果通過RS232接口上傳給計算機，其To、Tx、D、K、a、X等接線點試驗接線對錯信息在計算機上顯示出來。
[0056]互感器校驗儀模擬器是學員機的重要組成設備，具有實體互感器校驗儀的外觀、接線柱、面板等，從感官上與實際互感器校驗儀無異，能實現電流、電壓互感器極性錯誤、接線錯誤、變比錯誤、誤差超差、變差超差等仿真模擬的智能儀器。由鋁合金機箱、電路板、電源、通信串口及接線柱構成。其外圍連接部分由計算機、控制器、調壓器、隔離變組成。220V外部電源經過調壓器調壓後，再經過隔離變壓器，互感器校驗儀模擬器內部電源電路輸入電壓變為30V。
[0057]所述互感器校驗儀模擬器不是採用比差法進行真實誤差校驗，而是採用全虛擬的方式在下位機上進行互感器的誤差校驗、量程的選擇等模擬測試功能，按照約定的通信協議通過RS-232串口通信接口連接的計算機，其相量的同相分量和正交分量、負載值來源於上位機設置的值，百分表`值來源於通過調節調壓器後互感器校驗儀模擬器的取值，其比差、角差、誤差示值來源於上位機中預先賦值的數據。若額定工作電流或電壓的5%以上，誤差超過30%而小於180%時，則互感器校驗儀模擬器報警變比錯誤；若額定工作電流或電壓的5%以上，誤差大於180%時，則互感器校驗儀模擬器報警極性錯誤，從而整個模擬誤差校驗過程與下位機的設置保持同步，實現在30V低電壓下進行電壓互感器實驗室檢定操作培訓及考試，達到培訓、考試學員的效果。
[0058]所述調壓器通過隔離變壓器與互感器校驗儀模擬器的電源連接。
[0059]6.控制機
控制機在嵌入軟體的管理下，能實現全電子化，快速判斷標準電壓互感器模擬接線端子的接線情況，並可擴展到更多根導線的相互連接關係，並不斷地、實時地將結果上傳給下位機。
[0060]a.控制機的硬體實現
圖8所示為控制機原理框圖。控制機由頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊、RS232收發器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊組成，MCU模塊與頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊單向連接，與RS232收發器模塊雙向連接。下面對各模塊進行介紹:
頭接線端驅動輸出模塊:採用74HC374或8位鎖存器集成電路。接收MCU模塊發出的驅動控制信號，給待判斷的接線線頭施加低電平。
[0061]尾接線端採集輸入模塊:採用75HC244或8位3態門集成電路。實現對接線尾端信號掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態。
[0062]極性與信號判別模塊:由跨導放大器與過零檢測電路組成。跨導放大器的作用是把信號充分放大，以保證檢測的靈敏度，過零檢測電路的作用是把正弦波模擬信號變為數位訊號，便於MCU處理。MCU得到這些信號後，按照一定的算法，則可判斷出極性的正與反。
[0063]RS232收發器模塊:採用SP3232收發器或類似的集成模塊，通過RS232標準的通信接口將採集的數據連續實時傳輸至下位機或將下位機的控制指令信息傳輸至相應的模擬器。
[0064]MCU模塊:採用PQFP44封裝的MPC82G 516A單片機晶片。MCU模塊按照單片機裝載的掃描程序通過不斷掃描採集接線端尾採集輸入模塊的邏輯電平信號，判定各個導線接線端子的通斷關係，同時MCU模塊還負責控制接線端頭驅動輸出模塊具體驅動哪根接線端頭。MPC82G516 A是基於80C51的高效1-T結構的單晶片微處理器，每條指令需要廣7個時鐘信號(比標準8051快6?7倍)，與8051指令集兼容。因此在與標準8051有同樣的處理能力的情況下，MPC82G516A只需要非常低的運行速度，同時由此能很大程度的減少耗電量。
[0065]供電單元模塊:提供其他各模塊所需的工作電源。 b.控制機的軟體實現
圖9為該控制機的軟體原理框圖。主要分為3個步驟:程序定時掃描與初始化、接線狀態實時採集、數據實時上傳。
[0066]所述程序定時掃描結構與初始化步驟主要實現程序的定時周期掃描，便於實現多任務管理與精確的同步，這樣保證了數據採集、通訊的可靠性。
[0067]接線狀態實時採集步驟主要實現掃描式驅動接線端頭、採集接線端尾的全部導線的整個實時採集過程。
[0068]實時數據上傳步驟是按應用層通訊協議，將接線狀態實時採集功能模塊採集到的接線狀況轉換為下位機能識別的數據，並發送給下位機。
[0069]c.控制機接線判斷方法
控制機接線判斷的具體方法和步驟如下:
步驟1:程序掃描結構初始化後，MCU模塊發出驅動控制信號，通過頭接線端驅動模塊產生邏輯低電平驅動某一根導線的線頭端，給識別的線頭端饋以低電平，而其他線頭端均饋以高電平；
步驟2:MCU模塊採用程序掃描的方式，掃描周期小於100ms，通過尾接線端採集輸入模塊，逐一查詢其他導線線尾端的電平狀態，若尾接線端採集輸入模塊對應的接線端尾端上測到的電平為低電平，說明該點與線頭連通，若測到的電平為高電平，說明該點與線頭斷開，MCU模塊將尾接線端採集輸入模塊接線端尾電平狀態全部採集一遍，這樣判斷出被驅動導線與其他導線的通斷連結關係；
步驟3:按此過程循環，頭接線端驅動模塊掃描式的快速進行驅動其餘模擬導線的接線頭端，當全部線的頭端逐一被驅動完成後，MCU模塊就能實時地採集到全部導線的通斷狀況，得到全部導線之間的連接關係； 步驟4:MCU模塊完成全部導線的通斷狀況的採集後按照通信協議通過RS232收發器模塊將導線通斷連接關係的結果上傳給下位機，下位機再根據標準的通斷關係與RS232收發器模塊送來的實際連結關係比較，進行接線關係對錯的判斷。至此，整個接線判斷過程結果。從採集到發送數據完成的整個周期，不大於100ms，實時採集了全部導線相互的連接關係O
[0070]下面對本系統的測試方法進行詳細說明。包含下列步驟:
步驟1:上位機加載測試設置電壓互感器界面，打開串口與實際校驗儀連接，如果成功，則進行後續步驟，否則返回上位機主頁。
[0071]步驟2:上位機創建數據緩衝區；串口創建委託監聽，實時偵聽實際校驗儀的數據；
步驟3:當偵聽到數據緩衝區有數據時，用數組byte[] b接收數據，進行奇偶，包頭0x55、包大小的校驗方式,校驗成功用數組int[] number = new int[48]存儲數據。
[0072]步驟4:分解數據，得到百分表、比差、角差數據，實時顯示實際校驗儀數據。用數組 int[] number 分解數據,得到百分表數據(number [5] * 127) * 65536 + number [4]* 256 +number [3])) / 1000，比差、角差數據，達到顯示實際校驗儀數據目的。
[0073]需要說明的是，利用Text的TextChenged事件,監測百分表的值，當百分表達到規程要求實際校驗點時取當時角差、比差值，此時的比差、角差值根據化整規約及時化整出來，達到實時顯示實際校驗點數據目的。
[0074]本發明的有益效果為:
本發明利用教員機，實現了一種可以完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄的系統。且上位機的界面設置電壓互感器校驗接線圖，教員可以通過投影設備進行接線的教學和講解。
[0075]同時，本發明還採用計算機實時仿真，最大限度模擬電壓互感器模擬檢定的現場工作環境，提供了在設備外觀、功能完全仿真實物的標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、互感器校驗儀模擬器、電壓負載箱模擬器，整個系統的工作電壓和電流遠遠小於真實環境的電壓和電流、可以實現在安全工作電壓、電流下為學員電壓互感器計量的培訓提供可靠的安全保障。
[0076]本發明的控制機完全滿足標準電壓互感器檢定接線模擬系統或其他類似的仿真測試系統的技術要求，能實現全電子化，實時地、準確地判斷模擬接線的通斷狀態，並及時地、不斷地將結果數據上傳給下位機作接線的對錯判斷等進一步處理。
[0077]下位機可以對各個模擬器的模擬接線接線端子進行試驗接線判斷，並在計算機上能將實際試驗接線情況顯示出來，最大限度的激發學員對現場工作的理解力和實際操作能力，迅速提高學員操作技能，具有較強的生產實際意義。
【權利要求】
1.一種電壓互感器仿真測試系統，其特徵在於，包含一個具有投影設備教員機、若干與教員機通信連接的學員機，其中， 教員機包括上位機、與上位機連接的投影設備、電壓互感器檢測實體臺；所述上位機用於控制整個系統的通信，完成電壓互感器校驗時百分表、比差、角差值的及時實時顯示及記錄；所述電壓互感器檢測實體臺包括實際升壓器、實際標準電壓互感器、實際被測電壓互感器、實際電流負荷箱、實際校驗儀、實際調壓器；所述電壓互感器檢測實體臺實現在真實電流、電壓互感器實驗室實際誤差檢定操作培訓； 所述學員機包含下位機，所述下位機與上位機通信連接。
2.如權利要求1所述的電壓互感器仿真測試系統，其特徵在於，所述上位機設置有測試設置電壓互感器界面，所述界面分為監視區、示例區、電壓互感器校驗儀接線圖區； 所述監視區用於顯示實際校驗儀採樣所得出的百分表值、比差值、角差值； 所述示例區用於將跟隨實際校驗儀採樣所得出達到規程要求校驗點的百分表值、比差值、角差值實時顯不; 所述電壓互感器校驗儀接線圖區用於顯示正確的電壓互感器校驗接線圖。
3.如權利要求1或2所述的電壓互感器仿真測試系統，所述學員機還包含與下位機通信連接的控制機、調壓器、標準電壓互感器模擬器、被測電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、互感器校驗儀模擬器、電壓負載箱模擬器，所述各個模擬器均與控制機連接，其中 所述電壓負載箱模 擬器用於模擬真實的電壓負載箱模擬器； 所述標準電壓互感器模擬器用於模擬真實的標準電壓互感器模擬器功能； 所述被測電壓互感器模擬器用於模擬真實的被測電壓互感器的功能； 所述升壓器模擬器用於模擬真實的升壓器的功能； 所述互感器校驗儀模擬器用於模擬真實的互感器校驗儀的功能； 所述各個模擬器均具有若干模擬接線端子，所述模擬接線端子用於模擬實體的接線端子功能； 調壓器通過隔離變壓器與互感器校驗儀模擬器電源部分連接； 控制機用於各個模擬器的模擬接線端子接線情況的信號採集，並上傳給其對應的下位機，並執行下位機發送的控制指令； 下位機用於對控制機發送控制指令信息、接收控制機上傳信息、接收上位機對各個模擬器設定的參數，並進行信號處理與分析，將實際試驗接線情況在下位機的測試設置電壓互感器界面上時顯示出來。
4.如權利要求3中任一項所述的電壓互感器仿真測試系統，其特徵在於，所述控制機包括頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊、RS232收發器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊;MCU模塊與頭接線端驅動輸出模塊、尾接線端採集輸入模塊、極性與信號判別模塊單向連接，與RS232收發器模塊雙向連接。其中， 頭接線端驅動輸出模塊用於接收MCU模塊發出的驅動控制信號，給待判斷的接線線頭施加低電平； 尾接線端採集輸入模塊用於實現對接線尾端信號掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態； 極性與信號判別模塊用於實現信號的放大，並實現信號的模數轉換；RS232收發器模塊用於將尾接線端採集輸入模塊的信號傳輸至上位機或者將上位機的控制指令信息傳輸至對應的模擬器； MCU模塊用於控制頭接線端驅動輸出模塊驅動待判斷接線端頭，並不斷掃描尾接線端採集輸入模塊的邏輯電平信號，判斷各個模擬接線端子之間接線的通斷關係； 供電單元模塊用於向其他各模塊供電。
5.如權利要求1所述的電壓互感器仿真測試系統，其特徵在於，所述學員機有六個。
6.如權利要求1~4中任一項所述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，其特徵在於，包含下列步驟: 步驟1:上位機加載測試設置電壓互感器界面，打開串口與實際校驗儀連接，如果成功，則進行後續步驟，否則返回上位機主頁； 步驟2:上位機創建數據緩衝區；串口創建委託監聽，實時偵聽實際校驗儀的數據； 步驟3:當偵聽到數據緩衝區有數據時，接收數據，進行校驗，校驗失敗直接拋棄數據，校驗成功則儲存數據，達到接收數據目的； 步驟4:分解數據，得到百分表、比差、角差數據，實時顯示實際校驗儀數據。
7.如權利要求6所述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，其特徵在於，步驟3中，上位機對接收到的數據 採取奇偶，包頭0x55、包大小的校驗方式，校驗成功用數組int口number = new int [48]存儲數據。
8.如權利要求7所述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，其特徵在於，在步驟4中，上位機用數組int[] number分解數據，得到百分表，比差、角差數據。
9.如權利要求8所述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，其特徵在於，在步驟4中利用公式(number [5] * 127) * 65536 + number [4] * 256 +number [3])) / 1000 分解百分表數據。
10.如權利要求6所述的電壓互感器仿真測試系統的測試方法，其特徵在於，步驟4中，利用Text的TextChenged事件，監測百分表的值，當百分表達到規程要求實際校驗點時取當時角差、比差值，此時的比差、角差值根據化整規約及時化整出來，達到實時顯示實際校驗點數據目的。
【文檔編號】G01R35/02GK103777168SQ201410009680
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】李剛, 龍東, 李偉堅, 卓浩澤, 朱少波, 李泰霖, 梁捷, 丁志華 申請人:廣西電網公司電力科學研究院