低压台区线损模拟仿真装置及考核设备的制作方法

本实用新型涉及电力系统仿真培训领域，具体的说，涉及了一种低压台区线损模拟仿真装置及考核设备。

背景技术：

在我国市场经济快速发展的推动下，电力市场也得到了较大的发展，线损率一直是供电企业重要的经济技术指标，提高线损率等于在生产成本不变的前提下提高了企业经济效益，因此，供电公司把线损管理作为企业经营工作的重中之重。低压台区线损以其点多面广成为各电网企业的管理难点，需要通过各种管理和技术手段来降低线损，进而达到提升经济效益的目的。

用电信息采集系统可以实时采集到集中器（总表）和采集器（分表）的电量，并通过和sg186营销系统中的线损管理模块的数据共享，及时准确的计算出实时线损，保证了线损计算的及时性和准确性，彻底解放了人工繁杂的线损统计分析工作，给线损的正确统计、科学分析、针对性的采取整治措施提供了极大的便利。

如何充分发挥用电信息采集系统在线损管理工作中的作用，如何提高从业人员分析、排查、处理线损问题的技术水平，如何对从业人员的管理水平进行有效的考核，成为供电企业在线损管理工作重点亟需解决的难题。

基于以上因素和前提，在实验室搭建电力系统用电模拟场景，设计线损分析仿真系统，重点还原电力系统出现线损问题的各种现象和手段，依托用电信息采集系统的数据采集分析功能和线损分析数据统计方式，实现线损分析、管理、排除的技能培训和试验测试及考核的功能，以提高从业人员分析、排查、处理线损问题的技术水平。

传统的用电台区仿真方法是用户负载采用某种真实负载或阻性负载，其用电参数为固定值，不方便调节，不能任意设置和改变用户的用电负荷大小，不能预设和改变仿真台区的线损率，不利于提高学员分析线损的水平，无法对学员的管理水平进行全面考核。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种低压台区线损模拟仿真装置及考核设备。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型第一方面提供一种低压台区线损模拟仿真装置，所述低压台区线损模拟仿真装置包括教师端、第一信号发生器、仿真总表、至少一个仿真用户表和第二信号发生器；

所述教师端，通过交换机和通信转发器分别与所述第一信号发生器和所述第二信号发生器通信连接，用于向所述第一信号发生器或者所述第二信号发生器传输虚拟负荷电源指令；

所述第一信号发生器，与仿真总表通信连接，用于向所述仿真总表提供电压信号和电流信号；

所述第二信号发生器，与所述仿真用户表通信连接，用于向所述仿真用户表提供电流信号；

所述仿真总表还与所述仿真用户表并联连接。

本实用新型第二方面提供了一种低压台区线损分析考核设备，其特征在于：包括上述的低压台区线损模拟仿真装置，还包括学员端；

所述学员端通过仿真集中器分别与所述低压台区线损模拟仿真装置的仿真总表和各个仿真用户表通信连接。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：

本实用新型提供一种低压台区线损模拟仿真装置及考核设备，解决了传统的台区用电仿真系统采用某种真实负载，其用电参数为固定值，仿真用电户用电量不方便调节的问题；同时解决了低压台区线损分析仿真系统台区总表和用户计量表计分别采用独立虚拟负荷电源供电时，台区总表和用户计量表计不能产生直接物理关系的难题。

附图说明

图1是本实用新型的低压台区线损模拟仿真装置的结构示意图。

图2是本实用新型的线损故障模拟电路的结构示意图。

图3是本实用新型的线损故障模拟电路的主控制器的电路原理图。

图4是本实用新型的电压断路模拟电路的继电器驱动电路的电路原理图。

图5是本实用新型的电压断路模拟电路的电路原理图。

图6是本实用新型的电流短路模拟电路的电路原理图。

图7是本实用新型的电流反极性模拟电路的电路原理图。

图8是本实用新型的断流模拟电路的电路原理图。

图9是本实用新型的rs485通信故障模拟电路的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如附图1所示，一种低压台区线损模拟仿真装置，它包括教师端、第一信号发生器、仿真总表、至少一个仿真用户表和第二信号发生器；所述教师端，通过lan通讯与交换机和通信转发器通信连接，所述通信转发器分别通过485通信方式与所述第一信号发生器和所述第二信号发生器通信连接，用于向所述第一信号发生器或者所述第二信号发生器传输虚拟负荷电源指令；所述第一信号发生器，与仿真总表通信连接，用于向所述仿真总表提供电压信号和电流信号；所述第二信号发生器，与所述仿真用户表通信连接，用于向所述仿真用户表提供电流信号；所述仿真总表还与所述仿真用户表并联连接。其中，所述通信转发器还与仿真总表和仿真用户表通信连接，用于向仿真总表和仿真用户表写入冻结数据。

进一步的，所述第二信号发生器与所述仿真用户表之间设置有线损故障模拟电路。所述线损故障模拟电路用于控制所述仿真用户表工作于不同的故障工况。其中，所述故障设置信号包括用户窃电仿真信号、线路漏电仿真信号、电能表错接线仿真信号、电能表故障仿真信号、电能表采集失败仿真信号、三相电流不平衡仿真信号、用电信息采集系统内台区电能表档案与现场不一致、电能表时钟超差仿真信号、无功补偿不够仿真信号和供电半径过大仿真信号中的至少一种。

如附图2至附图4所示，本实施例还给出了一种线损故障模拟电路的具体实施方式，所述线损故障模拟电路包括主控制器，以及通过继电器驱动电路分别与主控制器连接的电压断路模拟电路、电流短路模拟电路、电流反极性模拟电路和断流模拟电路。具体的，所述主控制器的型号为atmega64-16ai，如附图3所示；所述继电器驱动电路的型号为4094。

如附图5所示，所述电压断路模拟电路包括反向缓冲器、二极管和继电器开关，所述反向缓冲器的输入端连接所述主控制器，所述反向缓冲器的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接电源端；所述继电器开关的线圈并联在所述二极管两端，所述继电器开关的其中一个静触点连接仿真用户表的电压进线端，所述继电器开关的动触点连接第一信号发生器的电压输出端。所述继电器开关动作，用于模拟用户仿真表错误接线故障导致管理线损故障情况。

如附图6所示，所述电流短路模拟电路包括反向缓冲器、二极管和继电器开关，所述反向缓冲器的输入端连接所述主控制器，所述反向缓冲器的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接电源端；所述继电器开关的线圈并联在所述二极管两端，所述继电器开关的动触点连接仿真用户表的某相电流进线端，所述继电器开关的静触点连接某相电流出线端。所述继电器开关动作，用于模拟用户窃电导致管理线损故障情况。

如附图7所示，所述电流反极性模拟电路包括反向缓冲器、二极管和双刀双掷继电器开关，所述反向缓冲器的输入端连接所述主控制器，所述反向缓冲器的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接电源端；所述双刀双掷继电器开关的线圈并联在所述二极管两端，所述双刀双掷继电器开关的其中一个动触点连接仿真用户表的某相电流进线端，另一个动触点连接仿真用户表的某相电流出线端，所述双刀双掷继电器开关的第一常闭静触点连接第二常开静触点，所述双刀双掷继电器开关的第二常闭静触点连接第一常开静触点。所述双刀双掷继电器开关动作，以模拟电流反极性故障导致管理线损故障情况。

如附图8所示，所述断流模拟电路包括反向缓冲器、二极管和双刀双掷继电器开关，所述反向缓冲器的输入端连接所述主控制器，所述反向缓冲器的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接电源端；所述双刀双掷继电器开关的线圈并联在所述二极管两端，所述双刀双掷继电器开关的其中一个动触点连接仿真用户表的第二信号发生器的电流出线端，另一个动触点连接第二信号发生器的电流进线端，所述双刀双掷继电器开关的第一常闭静触点连接仿真用户表的某相电流进线端，所述双刀双掷继电器开关的第二常闭静触点连接仿真用户表的某相电流出线端。所述双刀双掷继电器开关动作，以模拟断流故障（线路漏电）导致管理线损故障情况。

如附图9所示，所述线损故障模拟电路还包括与所述主控制器相连的rs485通信故障模拟电路，所述rs485通信故障模拟电路包括反向缓冲器、二极管和双刀双掷继电器开关，所述反向缓冲器的输入端连接所述主控制器，所述反向缓冲器的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接电源端；所述双刀双掷继电器开关的线圈并联在所述二极管两端，所述双刀双掷继电器开关的其中一个动触点连接通信转发器的485a接线端，另一个动触点连接通信转发器的485b接线端，所述双刀双掷继电器开关的第一常闭静触点连接仿真用户表的485a接线端，所述双刀双掷继电器开关的第二常闭静触点连接仿真用户表的485b接线端。所述双刀双掷继电器开关动作，以模拟采集通信故障导致管理线损故障情况。

进一步的，所述第一信号发生器和第二信号发生器为程控电源，所述仿真总表为仿真三相电能表，所述仿真用户表为仿真三相电能表和/或仿真单相表。所述仿真总表为是台区线损率计算中“供电量”的数据来源，所述仿真用户表为台区线损率计算中“用电量”的数据来源。所述教师端为上位机，上位机可以为计算机、pc或者智能手机等。

具体的，所述第一信号发生器和第二信号发生器可以为zx5050三相程控精密测试电源或ftp9000系列宽范围大功率可编程直流电源等，可以模拟母线上的电压、电流输出。

需要说明的是，为了真实模拟低压台区各种用电状况，当前低压台区各个用户的仿真用户表的接线端并未连接真实负载或阻性负载，而是分别与独立虚拟负荷电源（程控电源）连接，这些独立虚拟负荷电源的供电参数根据教师端配置确定，每家每户的用电负荷不同，电流大小、功率因数也不同。因此，低压台区内用户用电量可通过教师端设置不同的用电负荷，展现了各家各户用电差异性和台区用电工况的真实性，解决了传统的台区用电仿真方法采用某种真实负载，其用电参数为固定值，仿真用电户用电量不方便调节的问题。

当前低压台区的仿真总表（总表）的接线端并未连接市电供电线，而是与采用独立虚拟负荷电源（程控电源）连接。由于当前低压台区内的仿真总表（总表）和各个单相仿真电能表(用户计量表)分别采用独立虚拟负荷电源供电时，台区总表和用户计量表计之间不能产生直接物理关系；为了解决这个技术问题，本实用新型通过教师端来控制仿真总表（总表）的独立虚拟负荷电源，该独立虚拟负荷电源的供电参数是根据教师端确定，使得仿真总表（总表）的电能量与各个单相仿真电能表(用户计量表)的电能量关联起来。

需要说明的是，教师端配置的当前低压台区管理线损a为0，此时当前低压台区并未产生管理线损，当前低压台区处于正常工作状态。教师端通过线损故障模拟电路驱动各个单相仿真电能表(用户计量表)发生相应故障工况，模拟控制各个单相仿真电能表产生管理线损，是为从业人员的线损分析管理水平考核提供基础。

进一步的，所述低压台区线损模拟仿真装置与总电源之间设置电源滤波器，电源滤波器为低压台区线损分析仿真系统的总电源输入滤波器件，减少供电电源谐波输入，使系统工作稳定可靠。

实施例2

本实施例给出了一种低压台区线损分析考核设备，它包括上述的低压台区线损模拟仿真装置，还包括学员端；所述学员端通过仿真集中器分别与所述低压台区线损模拟仿真装置的仿真总表和各个仿真用户表通信连接。

其中，所述仿真集中器通过rs485抄读仿真总表（台区总表）的数据，通过载波通信抄读仿真三相电能表1和仿真单相电能表2-n构成仿真台区的用户电能表数据，通过gprs无线通信将抄读到的电能表数据上报给用电信息采集模拟系统。学员端可以配置用电信息采集模拟系统，用于获取仿真台区线损率。

具体的，所述学员端为上位机，上位机可以为计算机、pc或者智能手机等。

可以理解，学员端在判断当前低压台区发生管理线损时，可使用测试工具（电流钳表、现场校验仪、多功能现场诊断分析仪等）排查线损产生原因，确定当前低压台区线损故障类型并进行排除，从而提高学员线损故障分析能力。

实施例3

本实施例给出了一种低压台区线损分析考核设备的工作流程。

步骤1：教师端设定当前仿真低压台区的理论线损率（y%）为5%；其中，台区线损率（x%）=理论线损率（y%）+管理线损率（z%）。

步骤2：教师端设定当前仿真低压台区正常运行情况下，各台区用户实际用电功率；例如，设台区用电户数量为10，各个用户的初始用电功率如下表所示：

若当前仿真低压台区管理线损为0（无窃电用户和故障用户等），

低压台区用电总功率p=（用户电能表1初始用电功率(p1)+用户电能表2初始用电功率(p2)+用户电能表3初始用电功率(p3)+……+用户电能表n初始用电功率(p10)；

步骤3：教师端基于所述用电总功率p和所述理论线损率y，获得当前低压台区仿真总表的第一用电功率；

由：台区供电量a-台区用电量d=理论线损量b+管理线损量c，得到：台区供电量a=理论线损量b+管理线损量c+台区用电量d；

若前仿真低压台区管理线损为0时，当前低压台区的管理线损量c也为0；考虑理论线损率5%，台区供电量a=理论线损量b+台区用电量d=台区用电量d/(1-理论线损率（y%）)；

那么，当前低压台区仿真总表的第一用电功率=低压台区用电总功率p/(1-理论线损率（y%）)=9504/95%=10004.2w；

步骤4：教师端根据步骤2和3的计算结果，向仿真总表（总表）和各个单相仿真电能表(用户计量表)对应的虚拟负荷电源发各自的电流值，升起电压、电流输出，使仿真总表（总表）和各个单相仿真电能表(用户计量表)上电开始工作；

步骤5：教师端经线损故障模拟电路和仿真电能表的“信息维护接口”向各个单相仿真电能表(用户计量表)设定故障工况；

例：教师端通过线损故障模拟电路控制单相仿真电能表2的a相电压断（线损故障设置电路上jk4继电器动作），驱动单相仿真电能表2发生接线故障工况，单相仿真电能表2的电量（功率）少计33.3%；教师端通过线损故障模拟电路（线损故障设置电路上jk22继电器动作）控制单相仿真电能表3发生电能表采集失败故障工况，驱动单相仿真电能表3发生采集通信故障，单相仿真电能表3的电量不能上传到集中器，单相仿真电能表3的电量（功率）少计100%；教师端通过线损故障模拟电路控制单相仿真电能表4内部继电器动作，驱动单相仿真电能表4发生电流互感器故障工况，单相仿真电能表4的电量（功率）少计51%；教师端通过线损故障模拟电路控制控制单相仿真电能表9内部继电器动作，单相仿真电能表9内电流回路分流，驱动单相仿真电能表9发生窃电用户工况，单相仿真电能表9的电量（功率）少计57.7%；

教师端通过仿真电能表的“0抄表接口”获取当前低压台区中仿真总表的瞬时正向有功功率ⅰ，以及当前低压台区中各个仿真用户表的瞬时正向有功功率ⅱ，如下表中“用户电能表实际计量功率（pn＇）”；

步骤6：教师端向仿真总表（总表）和各个单相仿真电能表(用户计量表)写入新增正向有功电能量冻结数据；

教师端根据步骤5通过仿真电能表的“抄表接口”读取到的当前低压台区中仿真总表的瞬时正向有功功率ⅰ（台区用电功率p＇）；

设置计量周期为7天，预置时间间隔为15分钟，每日共96个点；每个点递增的电能表量w=正向有功功率p＇*时间δt；（δt=0.25h）

如：单相仿真电能表10，实际计量功率（pn＇）=1100w=1.1kwh,每个点递增的电表量w=正向有功功率p*时间δt=1.1*0.25=0.275kwh；

设单相仿真电能表10前7日的00:00时刻正向有功电能量冻结数据为500kwh，00:15时刻的电能量冻结数据写入为500+0.275*1=500.275kwh，00:30时刻的电能量冻结数据写入为500+0.275*2=500.55kwh，00:45时刻的电能量冻结数据写入为500+0.275*3=500.825kwh，1:00时刻的电能量冻结数据写入为500+0.275*4=501.1kwh……，以此类推，共写入96*7=672个点正向有功电能量冻结数据。

步骤7：学员端使用电信息采集系统采集电量计算出当前仿真低压台区的台区线损率（x%）；

用电信息采集系统主站软件通过仿真台区总表和仿真用户电能表的“抄表接口”采集得到仿真台区总表和所有用户电能表某一计量周期（如：t2为上一日00:00，t1为上二日00:00）的正向有功总电能冻结数据，用电信息采集系统自动计算当前台区线损率为20.16%；

台区线损率=（台区线损电量/台区供电量）*100%；

台区线损电量=台区供电量-台区用电量

台区供电量=台区总表计量电能量t2-台区总表计量电能量t1；

台区用电量=用户电能表1用电量+用户电能表2用电量+用户电能表3用电量……+用户电能表n用电量=(用户电能表1电能量t2-用户电能表1电能量t1)+(用户电能表2电能量t2-用户电能表2电能量t1+(用户电能表3电能量t2-用户电能表3电能量t1)……+(用户电能表n电能量t2-用户电能表n电能量t1)

台区线损率=（台区线损电量/台区供电量）*100%=（（理论线损电量+管理线损电量）/台区供电量）*100%=（500+1517.6）/100004*100%=20.16%

步骤8：工作人员在低压台区线损分析仿真系统上的实际操作

低压台区线损分析仿真系统模拟仿真出了台区线损率为20.16%的现场工况，工作人员可在仿真系统上使用测试工具（电流钳表、现场校验仪、多功能现场诊断分析仪等）排查线损产生原因，（用户电能表9为窃电用户，电能表内电流回路分流，电量（功率）少计57.7%），用户电能表4为电流互感器故障，电量（功率）少计51%；用户电能表2为接线故障，某一相电压断，电量（功率）少计33.3%；用户电能表3为采集通信故障，电量不能上传到集中器，电量（功率）少计100%），进行线损原理分析、培训和考核，以提高工作人员对线损分析、管理、排查的技术水平。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除