Power measurement training device simplifies hardware circuit design
贾雄伟 1，2 ，林子翔 3 ，梁永昌 4
（广东省电力工业职业技术学校，广东 广州 510000；广东电网有限责任公司培训与点评中心 广东 广州 510000；广东电网有限责任公司，广东广州 510000；广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）
摘要：本文规划了针对现在电网公司的装表接电和过错接线培训的简化的硬件电路。首要包含了操控和外部规范信号电路及信号比较电路。外部规范信号相当于定位每个装表接电的正确接线回路的必经点（培训中相应接线回路的起始点）。信号比较电路用于确认接入电能表端子的点与规范信号的哪个点连通。操控器的首要功用是经过操控信号挑选开关的通断，来继续寻觅匹配或相同的信号，来确认相应接线的起止点，以此来确认外部电能计量设备接线是否正确，及当过错产生时初步判别过错类型。本操控器的仿真信号选用的都是5 V左右的直流电压信号，均在安全电压规模之内，使学员能够在安全的环境下更直观的进行装表接电和过错接线的学习。
关键词：装表接电；过错接线；培训；安全电压；硬件电路
0 导言
现在电网公司所运用的装表接电和过错接线培训设备大都都是在不通电或比较高的电压（220 V或100 V）环境中进行的。学员在学习和操练的时分有必要要有培训师在场解说和防止安全事故的产生。本文规划的培训设备操控器选用电子信息技术，在外部接线环境的合作下，学员能够自主安全的结束电能计量的学习和操练。
1 体系结构
完好的培训设备包含操控器及外部电能表接线设备。外部装表接电设备包含电能表、接线盒及互感器等部分。操控器的首要电路组成包含微操控器、显示器、人机交互、比较电路、规范信号等部分。其间微操控器是整个操控器的中心部分，担任依据比较电路的比较成果来判别外部接线的成果是否正确，及当过错产生时的过错类型，并经过显示器显示出相应的成果及六角图等信息。人机交互能够是按键也能够选用触摸屏的方法。微操控器与显示器及人机交互的部分已有许多老练的技术计划。规范信号是用来定位每个接线回路的，经过规范信号和比较信号电路来确认信号是否流经了正确的途径，以及当过错产生时能经过信号的比较来确认对应规范信号所流经的途径，以此来判别相应的过错类型。
例如低压三相四线装表接电培训设备上，能够把规范信号接在互感器端子上。当接线正确的时分，互感器的二次端子会经互感器接到相应的电能表接线端子上。经过比较丈量电能表相应端子的电压就能够知道电能表的每个端子是接在了哪个互感器的哪个端子。当然，假如丈量成果为无电压信号，则是相应接线是有断路的部分了。
2 规范信号电路
规范信号电路是用来区别不同的电压电流信号，定位在每个正确的途径的必经点，本规划是定位在互感器的端子等。如图2所示，共4组信号挑选开关CC4051芯片,其间第1、2个CC4051衔接电能表的01到10个端子，第3、4个CC4051芯片衔接到各互感器及电压零线等方位。电路右边是11个电阻和一个12 V电源串联，然后取出10个电压值作为互相区别的规范信号。将这些信号定位在相应的互感器端子及零线等方位。
单个CC4051是由A0~A2三位地址操控的八选一信号挑选开关，输入信号由I0~I7输入，由O（OUT）输出。两组4051芯片之间的片选功用脚（INH）用一个非门衔接就组成了4位地址的16选一信号挑选电路。为了便利阐明，咱们把衔接电表端的记作榜首组，衔接规范信号的为第二组。如此，就有了如图所示的两组16选一信号挑选电路。其间MCU宣布的D0~D3是操控4051（3、4）芯片的第二组十六选一电路，D4~D7是操控榜首组信号挑选电路的输出。咱们经过比较这两组电路的相应信号来确认相应的接线起止点，进一步判别接线是否正确，及过错产生时的过错类型。
3 信号比较电路
信号比较电路如图3所示，共由两级集成运放组成，榜首级集成运入的同相和反相输入端各衔接了两个4051芯片组成16选一的信号输出端，由MCU操控的地址使得恣意时间只要一个信号输出到集成运放的同相（反相）输入端。由此，在榜首级运放处形成了一个电压减法电路，输出值为1。因为中心根本都是导线，所以在正确接线的状况下电压降都很小，挨近是零。但为防止运转中的搅扰要素导致误判，所以选用两级结构。榜首级减法电路，第二级调试一个适宜的阀值参阅电压，以此添加体系的稳定性。阀值电压的设定应是两级规范信号电压的二分之一左右，能够依据状况，恰当取值小些。如以图中所示即为0.5 V左右。当呈现过错接线的时分，榜首级的减法电路的输出信号（应大于等于1 V）应显着大于参阅电压，此刻由MCU操控通信地址，寻觅匹配的电压信号。当寻觅到匹配的信号时，即找到导线接线的起止点，即判别出相应的过错类型。当产生断相的时分，即有榜首组信号挑选开关输出为零。
4 运转举例
在学员接线结束时，操控器宣布00000000到D0~D7,此刻榜首组信号挑选电路的输出等于I0(4051.1)。而第二组信号挑选开关的输出为I0(4051.3)。两者再输入到信号比较电路进行比较。在正确接线的时分，两者由一根导线别离衔接到电能表的A相电流流入端和A相互感器的二次k1端。因为导线上的耗费很小，导线两头的电压差挨近为0，小于参阅电压。所以榜首级减法电路的输出挨近0，再到第二级电压比较器，同相输入端的电压Vref大于反相输入端0V，所以电压比较器的输出为VDD。设置适宜的VDD使其处于MCU的逻辑信号1的电压规模之内。即MCU得到反应成果为逻辑1，证明信号匹配成功。能够进行下一步的匹配，宣布地址信号00010001，即榜首组信号挑选电路的输出等于I1(4051.1)，而第二组信号挑选开关的输出为I1(4051.3)，进行下一轮的信号匹配。
假如在信号匹配的进程中，MCU接收到的反应信号呈现了0，即证明信号比较电路的两个信号不匹配。例如，当MCU宣布地址信号00100010，而得到的反应信号是0，即代表产生过错。地址信号00100010代表的意思是即榜首组信号挑选电路的输出等于I2(4051.1)，而第二组信号挑选开关的输出为I2(4051.3)。在正确接线的时分，应该由一根导线衔接到A相电流互感器的二次k2端和电能表A相的电流出线。现反应信号为0即证明两者不连通。接下来MCU进行扫描式的信号匹配进程，后四位地址信号不变，前四位每加1进行一次信号匹配。
如下一步地址信号应为00110010，再接下来为01110010，直到找到匹配的信号停止。地址码的最大位为10011001.
5 结语与展望
本文所规划的操控器需求合作外部装表接电培训的电能表、台架、互感器等一同运用。首要作用是经过信号的匹配来判别接线是否正确，及过错类型。在挑选外部合作的设备的时分能够依据需求进行多种挑选，更像是一个中心功用模块，或培训设备的大脑。在规范信号的挑选和处理上还有十分多能够改善和发挥的空间，这也是本计划下一步改善的要点方向。
参阅文献：
[1] 梁永昌 贾雄伟 安全电压环境下电能计量培训设备体系规划[J].电子产品世界 2018 12
[2] 乔新国，张涛，宋喜报 . 电能计量设备全真过错接线检测培训查核体系的完成 [J]. 电气自动化，2012，34（6）：56-57.
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[5] 乔新国等． 电能计量设备全真过错接线检测培训查核体系; 我国， 201120233407 0［P］2011.11.1[6] 白冰 . 三相三线有功电能表过错接线解析 [M]. 北京 ：我国 电力出版社，2008 ：1作者简介：贾雄伟 （1979.9-） 男，硕士，讲师，电力体系市场营销林子翔 （1989.12-） 男，硕士，讲师，工程师，首要研讨输配电线路施工与运转方向梁永昌 男，本科，高级工程师，高级技师，广东电网公司二级技术专家，首要研讨：电力体系市场营销
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第5期第53页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
