计量系统仿真平台的制作方法
计量系统仿真平台的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
本发明涉及一种仿真平台，特别是涉及一种计量系统仿真平台。
[0002]【背景技术】:
随着科学技术的进步和能源发展格局的变化，经济社会发展对电能的依赖程度日益增强，依靠现代信息、通信和控制技术积极发展智能电网，实现电网发展方式转变，已成为国际电力行业积极应对未来挑战的共同选择。未来的智能电网将实现电网运行和控制的信息化、智能化，以改善能源结构和利用效率，满足电力应用的各种需求，提高电力传输的经济性、安全性和可靠性。为实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集及时、服务便捷高效，构建智能电网与电力用户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系，满足电力企业各层面、各专业对用电信息的迫切需求，中国开始按照统一的技术标准和方案，全力推进用电信息采集系统建设。
[0003]电力市场化改革的不断深入，使居民用户用电信息的采集方式也发生了较大变化，人工抄表收费的方法已不能适应现代化管理的要求，解决中低压用户的抄表收费问题开始提到日程，远方集中抄表技术成为国内外研究的热点。从20世纪90年代至今，电力公司根据业务发展需要建立了针对不同类型用户的电能信息采集系统，如:电力负荷管理系统、客户电能量采集系统、低压集中抄表系统和配电自动化系统等等，为国家建设“大营销”体系和智能电网大环境做了很好地铺垫。
[0004]智能电网的建设，特别是新型用电信息采集系统的普及，致使计量从业人员必须提升计量、采集系统等相关方面的技能水平，以适应电力行业发展的脚步，但目前市面上集多种系统于一身的培训平台少之又少，致使计量从业人员得不到很系统的技能培训，为了满足员工适应智能电网环境下集多种技能与一身的技能要求，研发新的集多种计量采集系统于一身的计量系统仿真平台已成为当务之急。
[0005]为了使员工尽快适应角色转变，满足计量新职能的技术要求，提高全员的综合业务素质，急需一种新型培训平台以供员工训练之用。经调查发现，市场上现有产品功能较为单一，且大都是传统技术的仿真培训设备，对于近些年进入电力计量领域的新技术、新型计量设备的仿真培训根本没有。因此需要进行研制开发用于满足智能电能表、采集终端、数字电能表等设备安装、调试、检测、维修实训，同时把部分现场操控环境移置到实验室以便于实训的适合现在计量人员培训的多功能的计量仿真培训装置。
[0006]
【发明内容】
:
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种对多种计量设备在多环境下实验与培训的综合系统设备，同时把现场操控环境移置到室内以便于人员培训工作展开的计量系统仿真平台。
[0007]本发明的技术方案是:一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;所述仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，所述总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，所述总控制中心为处理器。
[0008]所述数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。
[0009]所述变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。
[0010]所述数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。
[0011]所述计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。
[0012]所述低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。
[0013]所述互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。
[0014]所述转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。
[0015]所述低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
[0016]本发明的有益效果是:
1、本发明满足多种计量设备的安装、调试、检测、维修实训，同时把现场操控环境移置到室内以便于适合现在计量工作岗位中的现场仿真、实验和培训功能。
[0017]2、本发明借鉴计算机模块设计思想，将数字程控电源和局域网作为整个仿真平台的总线系统，由此仿真各类计量设备的现场运行环境以及采集通道，将每一类仿真培训内容作为一个功能模块，通过控制开关挂接在总线系统上，每个功能模块可以单独运行，进行仿真培训训练，互不干扰，也可以一起运行，进行多项功能联合仿真训练。
[0018]3、本发明采用数字式负荷电源，能提供标准的高精度电压，电流的输出，并具有安全保护功能，一旦发生人体触电，会自动降掉电压，电流，并发出报警信号，以保证设备使用人员的安全。[0019 ] 4、本发明通过光纤专网或GPRS/CDMA无线公网与实际运行的相应电力自动化系统主站相连，在各电力自动化系统的工作站，均可查巡到在仿真平台上采集到各计量设备的实时数据，也可对仿真平台上计量设备进行运程操作。
[0020]5、本发明为了防止高频载波干扰数字程控电源的正常工作，在数字程控电源出线侧安装低通滤波器，阻止高频载波信号进入数字程控电源。
[0021]6、本发明具备数字电能表的精度检查功能，借助现场校验仪器，可以实现对合并单元的精度检查以及合并单元与数字电能表的综合精度检查功能、该功能也是国内首次在仿真平台上出现。
[0022]7、本发明具备智能变电站数字化计量回路的实验与现场环境仿真及物理量解析，它不仅解决了计量人员面对合并单元与数字电能表之间根本不了解传递的是什么信息，信息的内容是否正确，还可通过解析出的计量回路中的物理量和数据，帮助、指导、培训计量工作人员了解这部分设备的工作状况。
[0023]8、本发明具备高压电压及电流互感器V型及Y接线仿真，通过特殊变比的互感器仿真出变电站及高压用户的计量二次回路环境，提供实验及培训功能。
[0024]9、本发明具备专变终端的遥测、遥控、遥信的仿真及实验、培训等功能；具备低压居民电采系统多种载波模块通讯方式及485通信方式的仿真。
[0025]【附图说明】:
图1为计量系统仿真平台的结构框图。
[0026]图2为仿真平台的结构框图。
[0027]图3为变电站计量仿真装置的结构框图。
[0028]图4为计量回路错接线装置的结构框图。
[0029]图5为低压集抄仿真装置的结构框图。
[0030]图6为低压回路仿真装置的结构框图。
[0031 ]【具体实施方式】:
实施例:参见图1，图2，图3，图4，图5，图6。
[0032]计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，总控制中心为处理器。
[0033]数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。
[0034]变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。
[0035]数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。
[0036 ]计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。
[0037]低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。
[0038]互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相 互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。
[0039]转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。
[0040]低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
[0041]变电站计量仿真装置中:(1)、合并单元的交流模块接收系统的二次模拟电压、电流量，并通过SV输出模块将数字量通过计量专用光纤传输至数字式电能表，实现电能计量，数字式电能表通过RS-485方式与电量采集装置连接，实现电量远传。
[0042](2)、在仿真模块中加入数字电能表检测仪器，将合并单元的SV输出量先通过光纤接至数字电能表检测仪器的光纤输入模块，通过信号转发器，将数字信号由光信号输出模块转发至数字式电能表。通过数字电能表检测仪器的数字量解析，将合并单元的SV输出信号中的计量电压、电流信号解析为模拟量，在数字电能表检测仪器中分别以数据、波形和矢量图的形式直观的显示出来，实现计量电压、电流信号的分析，监测功能。
[0043]( 3 )、将数字式电能表的脉冲输出接至数字电能表检测仪器的脉冲输入模块，数字电能表检测仪器通过对比数字式电能表的脉冲和合并单元的数字信号，计算出电能表脉冲输出的误差，从而实现数字式电能表在现场实负荷情况下的精度检测。并且可将检测报告以报表形式输出，保存在数字电能表检测仪器中或输出到外接U盘。
[0044](4)、数字电能表检测仪器的光信号输出模块根据人工设置的电压、电流及相角信号，输出符合IEC61850标准的报文，接入数字式电能表。通过设置好的检测方案，可以在实验室环境下检测在不同电压、电流条件下的数字式电能表精度。
[0045](5)、数字式电能表检测仪器通过脉冲输出模块，将接收到的光信号转换为高频脉冲，将此脉冲信号接至传统电能表现场校验仪，传统电能表校验仪采样合并单元输入的电压、电流模拟量，从而实现使用现场电能表校验仪校验合并单元精度的功能。
[0046]计量回路错接线装置中:电源为三相电源，每相的相位和幅度能够单独控制，在输出不同的接线方式时，由PC机计算出该输出方式下的电压、电流幅度和相位，控制电源输出，电源的电压输出为三相隔离输出型，以便进行不同的接地端选择;切换箱则是完成电压、电流的断相、接地、短路、错相等操作的功能模块;有功电能表和无功电能表是为模拟现场接线而设置的，以便进行各种操作。
[0047]互感器接线仿真装置:可以仿真高压经互感器电能表的运行环境(电压0-380V，电流0-100A)，交流接触器起到转换大电流的作用，更好的保护其他模块的安全，电流互感器采用100/5A，0.5级穿心互感器，高度模拟现场，电压互感器采用380/100V变比，既能实现V型接法，又能实现Y型接法。
[0048]转变电采集仿真装置:(1)、由数字程控电源为三相四线(也可三相三线，视所接电能表而定)电能表和负荷集终端提供工作电压，同时程控电源还能输出指定大小的电流，用来驱动智能电能表来进行电能计量，模拟专变电能计量装置。
[0049](2)、负荷控制终端能通过485线与智能电能表通讯，定时采集电能表的冻结电量，并将采集到的电能量信息上传至总控制中心和计算机，完成电量远传。
[0050](3)、负荷控制终端接收计算机和总控制中心下达的指令，并根据用电信息采集系统主站指令进行负荷控制，对断路器发出跳闸命令，同时通过声光报警器发出报警信息。
[0051](4)、对仿真平台专变用电能表进行远程跳闸和合闸时，能够通过电信息采集系统主站调用秘钥，计算机用无线公网信道对负荷控制终端下发加密指令，负荷控制终端解析后通过485线将秘钥转发给智能电能表，从而完成对国网统一加密的电能表的跳闸、合闸功能，从而实现功率控制、费用控制功能。
[0052]低压集抄仿真装置中:(1)、由数字程控电源为单相电能表提供工作电压与工作电流，用来模拟低压用户的电能计量装置。
[0053](2)、采集器通过RS-485线其中单相智能电能表进行连接;通过低压载波方式与另外单相载波电能表进行通讯。
[0054](3)、采集器根据配置信息定时采集电能表的冻结电量，并将采集到的电能量信息上传至总控制中心和计算机，完成电量远传。
[0055](4)、可通过内网计算机进行对该仿真平台进行远程抄表，用电信息主站根据用户指令对该仿真平台下达抄表命令，采集器收到指令后根据不同的表地址选取485或者载波方式完成抄表，并将抄表信息上传至计算机。
[0056](5)、单相电能表跳闸和重合闸操作需要专用密钥，因此只能通过用电信息主站下达远程重合闸操作；当用电信息主站接到对该仿真平台单相电能表远程跳闸和重合闸的指令时，主站根据被跳闸表地址从密钥数据库调取密钥，然后经公网信道对采集器下发加密指令，采集器端解析后通过485线或高频载波将秘钥转发给智能电能表，从而完成对国网统一加密的电能表的跳闸、合闸功能，从而实现费用控制功能。
[0057]数字程控电源中:波形合成模块采用数字波形合成技术来保证电源输出的稳定性;功率放大起到放大输出功率的作用，以满足不同功率的需求;输出切换用来输出多种量程，以满足现场多量程的需求;通过总控制中心和计算机进行联系，协调，从而保证了电源的可靠性和稳定性。
[0058]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，其特征是:至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;所述仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，所述总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，所述总控制中心为处理器。2.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。3.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。4.根据权利要求3所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。5.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。6.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。7.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。8.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。9.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
【专利摘要】本发明公开了一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接；仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，总控制中心为处理器，本发明满足多种计量设备的安装、调试、检测、维修实训，同时把现场操控环境移置到室内以便于适合现在计量工作岗位中的现场仿真、实验和培训功能。
【IPC分类】G09B9/00
【公开号】CN105489080
【申请号】CN201610002914
【发明人】丁洋涛, 帖蕾, 罗慧, 龚建原, 王俊峰, 任晓菲, 薛琳, 陶士利, 朱惠娣, 李卫红, 杨晓光
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司郑州供电公司, 郑州华力信息技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月6日
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
本发明涉及一种仿真平台，特别是涉及一种计量系统仿真平台。
[0002]【背景技术】:
随着科学技术的进步和能源发展格局的变化，经济社会发展对电能的依赖程度日益增强，依靠现代信息、通信和控制技术积极发展智能电网，实现电网发展方式转变，已成为国际电力行业积极应对未来挑战的共同选择。未来的智能电网将实现电网运行和控制的信息化、智能化，以改善能源结构和利用效率，满足电力应用的各种需求，提高电力传输的经济性、安全性和可靠性。为实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集及时、服务便捷高效，构建智能电网与电力用户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系，满足电力企业各层面、各专业对用电信息的迫切需求，中国开始按照统一的技术标准和方案，全力推进用电信息采集系统建设。
[0003]电力市场化改革的不断深入，使居民用户用电信息的采集方式也发生了较大变化，人工抄表收费的方法已不能适应现代化管理的要求，解决中低压用户的抄表收费问题开始提到日程，远方集中抄表技术成为国内外研究的热点。从20世纪90年代至今，电力公司根据业务发展需要建立了针对不同类型用户的电能信息采集系统，如:电力负荷管理系统、客户电能量采集系统、低压集中抄表系统和配电自动化系统等等，为国家建设“大营销”体系和智能电网大环境做了很好地铺垫。
[0004]智能电网的建设，特别是新型用电信息采集系统的普及，致使计量从业人员必须提升计量、采集系统等相关方面的技能水平，以适应电力行业发展的脚步，但目前市面上集多种系统于一身的培训平台少之又少，致使计量从业人员得不到很系统的技能培训，为了满足员工适应智能电网环境下集多种技能与一身的技能要求，研发新的集多种计量采集系统于一身的计量系统仿真平台已成为当务之急。
[0005]为了使员工尽快适应角色转变，满足计量新职能的技术要求，提高全员的综合业务素质，急需一种新型培训平台以供员工训练之用。经调查发现，市场上现有产品功能较为单一，且大都是传统技术的仿真培训设备，对于近些年进入电力计量领域的新技术、新型计量设备的仿真培训根本没有。因此需要进行研制开发用于满足智能电能表、采集终端、数字电能表等设备安装、调试、检测、维修实训，同时把部分现场操控环境移置到实验室以便于实训的适合现在计量人员培训的多功能的计量仿真培训装置。
[0006]
【发明内容】
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本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种对多种计量设备在多环境下实验与培训的综合系统设备，同时把现场操控环境移置到室内以便于人员培训工作展开的计量系统仿真平台。
[0007]本发明的技术方案是:一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;所述仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，所述总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，所述总控制中心为处理器。
[0008]所述数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。
[0009]所述变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。
[0010]所述数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。
[0011]所述计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。
[0012]所述低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。
[0013]所述互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。
[0014]所述转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。
[0015]所述低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
[0016]本发明的有益效果是:
1、本发明满足多种计量设备的安装、调试、检测、维修实训，同时把现场操控环境移置到室内以便于适合现在计量工作岗位中的现场仿真、实验和培训功能。
[0017]2、本发明借鉴计算机模块设计思想，将数字程控电源和局域网作为整个仿真平台的总线系统，由此仿真各类计量设备的现场运行环境以及采集通道，将每一类仿真培训内容作为一个功能模块，通过控制开关挂接在总线系统上，每个功能模块可以单独运行，进行仿真培训训练，互不干扰，也可以一起运行，进行多项功能联合仿真训练。
[0018]3、本发明采用数字式负荷电源，能提供标准的高精度电压，电流的输出，并具有安全保护功能，一旦发生人体触电，会自动降掉电压，电流，并发出报警信号，以保证设备使用人员的安全。[0019 ] 4、本发明通过光纤专网或GPRS/CDMA无线公网与实际运行的相应电力自动化系统主站相连，在各电力自动化系统的工作站，均可查巡到在仿真平台上采集到各计量设备的实时数据，也可对仿真平台上计量设备进行运程操作。
[0020]5、本发明为了防止高频载波干扰数字程控电源的正常工作，在数字程控电源出线侧安装低通滤波器，阻止高频载波信号进入数字程控电源。
[0021]6、本发明具备数字电能表的精度检查功能，借助现场校验仪器，可以实现对合并单元的精度检查以及合并单元与数字电能表的综合精度检查功能、该功能也是国内首次在仿真平台上出现。
[0022]7、本发明具备智能变电站数字化计量回路的实验与现场环境仿真及物理量解析，它不仅解决了计量人员面对合并单元与数字电能表之间根本不了解传递的是什么信息，信息的内容是否正确，还可通过解析出的计量回路中的物理量和数据，帮助、指导、培训计量工作人员了解这部分设备的工作状况。
[0023]8、本发明具备高压电压及电流互感器V型及Y接线仿真，通过特殊变比的互感器仿真出变电站及高压用户的计量二次回路环境，提供实验及培训功能。
[0024]9、本发明具备专变终端的遥测、遥控、遥信的仿真及实验、培训等功能；具备低压居民电采系统多种载波模块通讯方式及485通信方式的仿真。
[0025]【附图说明】:
图1为计量系统仿真平台的结构框图。
[0026]图2为仿真平台的结构框图。
[0027]图3为变电站计量仿真装置的结构框图。
[0028]图4为计量回路错接线装置的结构框图。
[0029]图5为低压集抄仿真装置的结构框图。
[0030]图6为低压回路仿真装置的结构框图。
[0031 ]【具体实施方式】:
实施例:参见图1，图2，图3，图4，图5，图6。
[0032]计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，总控制中心为处理器。
[0033]数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。
[0034]变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。
[0035]数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。
[0036 ]计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。
[0037]低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。
[0038]互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相 互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。
[0039]转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。
[0040]低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
[0041]变电站计量仿真装置中:(1)、合并单元的交流模块接收系统的二次模拟电压、电流量，并通过SV输出模块将数字量通过计量专用光纤传输至数字式电能表，实现电能计量，数字式电能表通过RS-485方式与电量采集装置连接，实现电量远传。
[0042](2)、在仿真模块中加入数字电能表检测仪器，将合并单元的SV输出量先通过光纤接至数字电能表检测仪器的光纤输入模块，通过信号转发器，将数字信号由光信号输出模块转发至数字式电能表。通过数字电能表检测仪器的数字量解析，将合并单元的SV输出信号中的计量电压、电流信号解析为模拟量，在数字电能表检测仪器中分别以数据、波形和矢量图的形式直观的显示出来，实现计量电压、电流信号的分析，监测功能。
[0043]( 3 )、将数字式电能表的脉冲输出接至数字电能表检测仪器的脉冲输入模块，数字电能表检测仪器通过对比数字式电能表的脉冲和合并单元的数字信号，计算出电能表脉冲输出的误差，从而实现数字式电能表在现场实负荷情况下的精度检测。并且可将检测报告以报表形式输出，保存在数字电能表检测仪器中或输出到外接U盘。
[0044](4)、数字电能表检测仪器的光信号输出模块根据人工设置的电压、电流及相角信号，输出符合IEC61850标准的报文，接入数字式电能表。通过设置好的检测方案，可以在实验室环境下检测在不同电压、电流条件下的数字式电能表精度。
[0045](5)、数字式电能表检测仪器通过脉冲输出模块，将接收到的光信号转换为高频脉冲，将此脉冲信号接至传统电能表现场校验仪，传统电能表校验仪采样合并单元输入的电压、电流模拟量，从而实现使用现场电能表校验仪校验合并单元精度的功能。
[0046]计量回路错接线装置中:电源为三相电源，每相的相位和幅度能够单独控制，在输出不同的接线方式时，由PC机计算出该输出方式下的电压、电流幅度和相位，控制电源输出，电源的电压输出为三相隔离输出型，以便进行不同的接地端选择;切换箱则是完成电压、电流的断相、接地、短路、错相等操作的功能模块;有功电能表和无功电能表是为模拟现场接线而设置的，以便进行各种操作。
[0047]互感器接线仿真装置:可以仿真高压经互感器电能表的运行环境(电压0-380V，电流0-100A)，交流接触器起到转换大电流的作用，更好的保护其他模块的安全，电流互感器采用100/5A，0.5级穿心互感器，高度模拟现场，电压互感器采用380/100V变比，既能实现V型接法，又能实现Y型接法。
[0048]转变电采集仿真装置:(1)、由数字程控电源为三相四线(也可三相三线，视所接电能表而定)电能表和负荷集终端提供工作电压，同时程控电源还能输出指定大小的电流，用来驱动智能电能表来进行电能计量，模拟专变电能计量装置。
[0049](2)、负荷控制终端能通过485线与智能电能表通讯，定时采集电能表的冻结电量，并将采集到的电能量信息上传至总控制中心和计算机，完成电量远传。
[0050](3)、负荷控制终端接收计算机和总控制中心下达的指令，并根据用电信息采集系统主站指令进行负荷控制，对断路器发出跳闸命令，同时通过声光报警器发出报警信息。
[0051](4)、对仿真平台专变用电能表进行远程跳闸和合闸时，能够通过电信息采集系统主站调用秘钥，计算机用无线公网信道对负荷控制终端下发加密指令，负荷控制终端解析后通过485线将秘钥转发给智能电能表，从而完成对国网统一加密的电能表的跳闸、合闸功能，从而实现功率控制、费用控制功能。
[0052]低压集抄仿真装置中:(1)、由数字程控电源为单相电能表提供工作电压与工作电流，用来模拟低压用户的电能计量装置。
[0053](2)、采集器通过RS-485线其中单相智能电能表进行连接;通过低压载波方式与另外单相载波电能表进行通讯。
[0054](3)、采集器根据配置信息定时采集电能表的冻结电量，并将采集到的电能量信息上传至总控制中心和计算机，完成电量远传。
[0055](4)、可通过内网计算机进行对该仿真平台进行远程抄表，用电信息主站根据用户指令对该仿真平台下达抄表命令，采集器收到指令后根据不同的表地址选取485或者载波方式完成抄表，并将抄表信息上传至计算机。
[0056](5)、单相电能表跳闸和重合闸操作需要专用密钥，因此只能通过用电信息主站下达远程重合闸操作；当用电信息主站接到对该仿真平台单相电能表远程跳闸和重合闸的指令时，主站根据被跳闸表地址从密钥数据库调取密钥，然后经公网信道对采集器下发加密指令，采集器端解析后通过485线或高频载波将秘钥转发给智能电能表，从而完成对国网统一加密的电能表的跳闸、合闸功能，从而实现费用控制功能。
[0057]数字程控电源中:波形合成模块采用数字波形合成技术来保证电源输出的稳定性;功率放大起到放大输出功率的作用，以满足不同功率的需求;输出切换用来输出多种量程，以满足现场多量程的需求;通过总控制中心和计算机进行联系，协调，从而保证了电源的可靠性和稳定性。
[0058]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，其特征是:至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接;所述仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，所述总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，所述总控制中心为处理器。2.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述数字程控电源包括供电箱、功放箱和输出切换箱，高压电经过供电箱和功放箱处理后与输出切换装置连接，输出切换装置上设置有输出接口，且通过RS232接口与总控制中心连接。3.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述变电站计量仿真装置包括合并单元、数字式电能表、数字式电能表检测仪和变电站电量采集装置，数字式电能表、变电站电量采集装置和合并单元均与总控制中心连接，变电站电量采集装置与数字式电能表和合并单元连接，数字式电能表与数字式电能表检测仪连接，合并单元与数字程控电源连接。4.根据权利要求3所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述数字式电能表检测仪包括数字信号输入输出模块、数据处理模块、人机交换模块、脉冲输入输出模块和通讯模块，且之间互相连接，数字信号输入输出模块通过光纤与合并单元和数字式电能表连接，数字式电能表与脉冲输入输出模块连接。5.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述计量回路错接线装置包括切换箱、有功电能表、无功电能表和通讯转换器，切换箱与有功电能表、无功电能表、通讯转换器和数字程控电源连接，通讯转换器与总控制中心连接。6.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述低压回路仿真装置包括电表总开关、串户故障设置箱、单相智能电能表、进户空气开关和负载指示灯，电表总开关与串户故障设置箱和数字程控电源连接，串户故障设置箱包括输出端和输入端，输出端与输入端之间设置有至少两个分路，每个分路上由输入端至输出端均依次设置进户空气开关和单相智能电能表，每个输出端均与可调负载箱和指示灯连接。7.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述互感器接线仿真装置包括电流互感器、电压互感器和三相互感器电能表，电流互感器和电压互感器均与三相互感器电能表和数字程控电源连接，且电流互感器与数字程控电源之间设置有交流接触器。8.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述转变电采集仿真装置包括智能电能表、负荷控制终端和模拟断路器，智能电能表、负荷控制终端和数字程控电源互相连接，模拟断路器设置在负荷控制终端内，且负荷控制终端与总控制中心连接。9.根据权利要求1所述的计量系统仿真平台，其特征是:所述低压集抄仿真装置包括单相智能电能表、单相智能载波电能表、采集器和低通滤波器，低通滤波器一端与数字程控电源连接，另一端设置有五路输出端口，且没路输出端口均设置有单相智能电能表、单相智能载波电能表和采集器，单相智能电能表和单相智能载波电能表上设置有指示灯，采集器与单相智能电能表连接。
【专利摘要】本发明公开了一种计量系统仿真平台，包括仿真平台、局域网和控制中心，至少两个所述仿真平台通过局域网、交换机与计算机连接；仿真平台包括变电站计量仿真装置、计量回路错接线装置、低压回路仿真装置、互感器接线仿真装置、转变电采集仿真装置、低压集抄仿真装置、数字程控电源和总控制中心，且之间以总控制中心为中心组成星形连接，总控制中心通过网线和或无线与计算机连接，总控制中心为处理器，本发明满足多种计量设备的安装、调试、检测、维修实训，同时把现场操控环境移置到室内以便于适合现在计量工作岗位中的现场仿真、实验和培训功能。
【IPC分类】G09B9/00
【公开号】CN105489080
【申请号】CN201610002914
【发明人】丁洋涛, 帖蕾, 罗慧, 龚建原, 王俊峰, 任晓菲, 薛琳, 陶士利, 朱惠娣, 李卫红, 杨晓光
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司郑州供电公司, 郑州华力信息技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月6日
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