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一种微型多路三相功率源的台区组网及隔离方法

2021-03-26韩周孟海川朱林

家园·电力与科技 2021年16期

韩周 孟海川 朱林

摘要:现有的仿真实训装置采用了模块化设计,一台仿真实训装置配备了5个独立的隔离三相功率源,每个源为独立供电模式并通过变压器经行隔离,源与源无法通过载波进行通讯已经不能满足各网省公司对HPLC深化应用培训的需求。随着国网公司近几年来营销专业管理要求越来越高,计量相关系统应用技术不断深入,需要从营销专业的角度强化对基层人才的培训,以满足当前和未来计量专业不断发展建设对人才的需求。为此本文设计了一种微型多路三相功率源的台区组网及隔离方法,解决了隔离三相功率源的独立台区,共零台区,共源台区之间的切换,满足了HPLC载波的不同应用场景。

关键词:仿真实训装置;HPLC深化应用;台区组网;共零台区;共源台区;

作者简介:作者一韩周(1984—),男,研究员级高工,硕士研究生,主要研究方向:电力系统自动化、用电营销计量。

作者简介:作者二孟海川(1990—),男,助理工程师,学士,主要研究方向:电子信息工程、电力系统自动化。

基金项目:采集运维仿真培训系统及设备研究(524636210002)

0引言

目前,国家电网公司为夯实构建现代计量/采集服务体系建设,强化计量专业培训、加强服务队伍建设,结合国家电网公司在前期运维技能竞赛、结合现场运维实例、故障仿真装置等设备研制的基础上,开展故障运维仿真培训系统和仿真实训装置研究工作:研发培训用课件库、知识库,通过梳理计量设备的运行特征、计量工作人员的工作经验和计量工作的业务场景和业务制度,编制培训课件;研发仿真实训装置,通过断路、弹出表盖、黑屏、掉线等技术手段模拟设备掉线、表计故障等采集、计量故障现象,模拟各类采集/计量故障场景,支撑技能实操培训及考试。

现有的仿真实训装置采用了模块化设计,一台仿真实训装置配备了5个独立的隔离三相功率源,每个源为独立供电模式并通过变压器经行隔离,源与源无法通过载波进行通讯已经不能满足各网省公司对HPLC深化应用培训的需求。随着国网公司近几年来营销专业管理要求越来越高,计量相关系统应用技术不断深入,需要从营销专业的角度强化对基層人才的培训,以满足当前和未来计量专业不断发展建设对人才的需求。

1结构组件图

图1为仿真实训装置整体图片,一组仿真装置由5个独立的功率源,5个独立仿真模组及一个工控机组成;图2为功率源,采用220V单相供电,通过DAC,变压器等器件输出3相隔离电压电流源至接插件,为仿真面板供电。图3图4为仿真面板,用于挂接仿真设备(电能表,采集终端等)通过接插件与功率源连接实现仿真设备的正常供电。

2功能原理框图

总控电路,用于控制继电器开合逻辑。

继电器保护电路,用于继电器状态转换时防止电流倒灌损坏器件。

继电器驱动电路,用于驱动继电器开合。

航空插头,12芯航空插头用于功率源的供电与组台区后的三相电输入输出。

仿真面板,挂接仿真设备(电能表,采集终端等)通过航插与功率源连接实现仿真设备的正常供电。

三相输出功率源,采用220V单相供电,通过DAC,变压器等器件输出3相隔离电压电流源,为仿真面板供电。

当总控电路没有下发组台区指令时,继电器不动作,1号三相功率源输出直接与1号面板相连,2号三相功率源输出直接与2号面板相连,故不同源之间彼此独立,此时每一个源都相当与一个独立的台区,电力线载波信号无法传输。当总控电路下发共零台区指令时,1号、2号三相功率源内零线继电器动作,将功率源零线输出至载波总线中,同事面板控制继电器动作,控制1号、2号面板零线输入端与载波总线导通,三相线电压控制继电器不动作仍从功率源直接输出至面板,以此实现多个源共零线模式,可进行HPLC载波模块的相关功能模拟达到培训目标。当总控电路下发共源台区指令是,第一步设置主供电电源与副受电电源,此时主供电电源ABCN三相四线继电器动作,将主供电电源三相四线与载波总线导通,副受电电源不动作与载波总线断开,同时控制1号、2号面板三相四线输入端继电器动作与载波总线导通,实现主供电电源同时为所有面板供电组成共源台区,可经行HPLC高频数据采集等功能的模拟,达到培训效果。

3关键技术

图6为继电器控制及保护电路, 主控CPU控制串入并出芯片输出高电平信号,使三极管与继电器驱动芯片导通,从而控制继电器吸合。二极管反向并联在继电器电压控制脚用于继电器从吸合到断开的瞬间因为继电器内感性线圈产生感应电动势的释放,用来保护作为开关作用的三极管不被感应电动势产生电电流击穿,当继电器断开时通过二极管续流功能将产生的感应电动势消耗。

图7为继电器驱动与三相源输出电路串入并出芯片U1,其11脚、12脚、14脚作为输入控制端,1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚、15脚、作为输出控制端,其输出高电平,则继电器驱动芯片与三极管导通,输出低电平,则继电器驱动芯片与三极管关断,其组合方式为当串入并出芯片1脚、3脚、4脚、5脚、7脚、15脚为高电平时对应8号继电器、16号继电器、4号继电器、5号继电器、6号继电器、1号继电器、2号继电器、3号继电器、12号继电器、13号继电器、14号继电器、7号继电器吸合此时一号源作为主供电电源为总线及一号面板供电,二号面板通过总线取电,从而组成共源台区;

若组合方式为串入并出芯片1脚、2脚、3脚、4脚、6脚、15脚高电平时对应8号继电器、15号继电器、16号继电器、1号继电器、2号继电器、3号继电器、9号继电器、10号继电器、11号继电器、7号继电器吸合 则1号源输出ABCN到1号面板且N相并联到总线上,2号源输出ABCN到2号面板且N相并联到总线上实现共零台区组成;

若组合方式为串入并出芯片3脚4脚6脚15脚为高电平时对应15号继电器、1号继电器、2号继电器、3号继电器、9号继电器、10号继电器、11号继电器、7号继电器吸合此时一号源输出ABCN到面板不与总线连接,2号源输出ABCN到面板不与总线连接,实现独立台区组成;多个多路三相源的电压总线通过航空插头连接,依次类推可实现多个多路三相功率源的共源台区、共零台区、独立台区的实现。

4.应用情况

作为用电公司现场功能故障模拟的支撑工具,仿真培训装置以供货两个省的电力公司,每台设备都应用了微型多路三相功率源的台区组网及隔离方法,实现了省市电力公司的HPLC载波模块的深化应用场景。并真实的还原了现场用电复杂环境,为国网省市县公司现场运维提供了坚实的理论与实操基础。

5.结论

本文提出了一种微型多路三相功率源的台区组网及隔离方法,实现了原有仿真实训装置的多台区,共零台区,共源台区的组合,实现了营销计量仿真标准中HPLC载波模块的深化应用要求,优化了现场用电环境复杂,错解等现象的模拟,通过实操演练可以使学员掌握现场相关用电故障排查提供理论与实操知识,掌握核心业务技能的营销高素质专業队伍。满足了当前和未来营销计量专业不断发展建设对新型人才的需求。满足了当前和未来营销计量专业不断发展建设对新型人才的需求。

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