电能表错误接线的教学方法、系统及可读存储介质与流程

1.本发明涉及电能计量技术领域，特别是涉及电能表错误接线的教学方法、系统及可读存储介质。


背景技术：

2.保证电能计量准确的首要条件就是电能表的正确接线。现有对于错误接线的培训，一种就是采用传统的上电网实训，这种方式对于不同错误接线需要将对应的线路重新连接，更换方式步骤较为复杂、且更换过程中存在一定的危险性；另一种就是以计算机模拟为主，其缺点在于模拟的接线状态较少，无法模拟现实情况中电网系统，其显示的信息也偏少，不能实时响应学员的错解线情况，使培训效果不理想。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有计算机模拟所能模拟的接线状态较少、不能实时响应学员的错解线情况的问题，提供电能表错误接线的教学方法、系统及可读存储介质。
4.本发明采用以下技术方案实现：
5.第一方面，本发明公开了一种电能表错误接线的教学方法，用于对三相电表接线进行培训教学。
6.所述电能表错误接线的教学方法包括：
7.设置供电参数；其中，所述供电参数包括三相电压的幅值、三相电压的相位角、三相电流的幅值、三相电流的相位角、功率因数角度；
8.向目标电能表下发设置的所述供电参数；所述电能表为三相电表；
9.判断接线情况，依据设置的所述供电参数，自动构建接线矢量图、自动计算更正系数；
10.依据设置的所述供电参数，人工构建接线矢量图、人工计算更正系数；
11.将人工构建的接线矢量图与自动构建的接线矢量图进行对比、人工计算的更正系数与自动计算的更正系数进行对比；若存在不一致，展示出接线矢量图的不同之处，并展示出自动计算更正系数的过程。
12.第二方面，本发明公开了一种电能表错误接线的教学系统，使用了第一方面的电能表错误接线的教学方法。
13.该种电能表错误接线的教学系统包括：仿真培训平台、设置在仿真培训平台上的电能表、供电模块、处理模块、交互模块、对比模块、显示模块、控制器。
14.供电模块与所述电能表电性连接，用于对所述电能表供电。
15.所述供电模块的设置参数即为供电参数。所述供电参数用于确定系统负载性质、供电模块与电能表的接线方式，以及模拟线路故障。其中，所述系统负载性质依据功率因数角度确定。所述供电模块与电能表的接线方式包括电压接线方式、电流接线方式。所述电压接线方式依据三相电压的相位角确定。所述电流接线方式依据三相电流的相位角确定。模
拟的所述线路故障依据三相电压的幅值、三相电流的幅值确定。
16.处理模块用于根据供电参数自动构建接线矢量图、自动计算更正系数。交互模块用于输入人工构建的接线矢量图、人工计算的更正系数。对比模块用于对比人工构建的接线矢量图与自动构建的接线矢量图、对比人工计算的更正系数与自动计算的更正系数。显示模块用于显示对比模块的对比结果。控制器用于对供电参数进行调整。
17.该电能表错误接线的教学系统实现根据本公开的实施例的方法或过程。
18.第三方面，本发明公开了另一种电能表错误接线的教学系统，包括仿真培训平台、设置在仿真培训平台上的电能表、供电模块、处理模块、显示模块、控制器。
19.供电模块与所述电能表电性连接，用于对所述电能表供电。所述供电模块的设置参数包括：三相电压的幅值、三相电压的相位角、三相电流的幅值、三相电流的相位角、功率因数角度。所述电能表为三相电表。所述供电模块的设置参数用于确定系统负载性质、供电模块与电能表的接线方式，以及模拟线路故障。
20.其中，所述系统负载性质依据功率因数角度确定。所述供电模块与电能表的接线方式包括电压接线方式、电流接线方式。所述电压接线方式依据三相电压的相位角确定。所述电流接线方式依据三相电流的相位角确定。模拟的所述线路故障依据三相电压的幅值、三相电流的幅值确定。
21.处理模块用于根据供电模块提供的设置参数构建接线矢量图、计算更正系数。显示模块用于显示构建的接线矢量图、更正系数的计算过程。控制器用于对供电模块的设置参数进行调整。
22.该电能表错误接线的教学系统实现根据本公开的实施例的方法或过程。
23.第四方面，本发明公开了一种可读存储介质。所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行第一方面的电能表错误接线的教学方法。
24.与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
25.1，本发明通过调整供电参数实现调整系统负载性质、供电模块与电能表的接线方式，以及模拟线路故障。本发明将线路故障与接线方式结合，使接线情况复杂多样，实现了接线类型数量上的突破。本发明考虑到学员自身水平的差异，提供了评断功能，将学员自己构建的接线矢量图、自己计算的更正系数与自动构建的接线矢量图、自动计算的更正系数对比，并在不一致时展示出接线矢量图不同之处和自动计算更正系数的过程，引起学员的兴趣，对学员具有较强的吸引力，不会在使用时感觉枯燥无聊，加深学员的学习效果。
26.2，本发明基于仿真设计，仅需对供电参数进行调整即可完成接线情况的盖板，无需对电能表重接线，有效提高安全性。
附图说明
27.图1为本发明实施例1中一种电能表错误接线的教学系统的结构图；
28.图2为图1中电能表错误接线的教学系统的简化工作流程图；
29.图3为图1中电能表错误接线的教学系统的细化工作流程图；
30.图4为图3中构建接线矢量图的流程图；
31.图5为图3中计算更正系数的流程图；
32.图6为依据图4构建的三相三线感性接线矢量图1；
33.图7为依据图4构建的三相四线感性接线矢量图2；
34.图8为依据图4构建的三相三线容性接线矢量图3；
35.图9为依据图4构建的三相四线容性接线矢量图4。
36.图10为本发明实施例2中一种电能表错误接线的教学方法的流程图；
37.图11为本发明实施例2中一种电能表错误接线的教学系统的结构图。
38.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
39.1、仿真培训平台，2、电能表，3、供电模块，4、控制器，5、处理模块，6、显示模块，7、交互模块，8、对比模块。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
43.实施例1
44.本实施例1首先公开了一种较为简单的电能表错误接线的教学系统。
45.请参看图1，图1为本实施例1中一种电能表错误接线的教学系统的结构图。本实施例1公开了一种电能表错误接线的教学系统，包括仿真培训平台、装在仿真培训平台上的电能表、供电模块、处理模块、显示模块、控制器。
46.简而言之，参看图2，本错误接线培训系统对仿真培训平台中的电能表进行通信并下发参数指令，同时显示出结果。
47.其中，仿真培训平台为我司已申请的一种组合式仿真培训拼接组合装置及采集运维培训系统(申请号为cn211628472u)，此处不再重复介绍。
48.供电模块、处理模块、控制器内置于仿真培训平台内，显示模块嵌装在仿真培训平台上。供电模块、处理模块、显示模块与控制器电性连接。
49.参看图3，为电能表错误接线的教学系统的细化工作流程图。具体的，供电模块为三相电压电流供电。供电模块与电能表电性连接，这样对电能表进行供电。而电能表采用三相电表(具体包括三相三线电表或/和三相四线电表)，供电模块可依据电能表的数量也进行相应的增设，从而实现对多块电表同时进行供电，也方便后续进行多人培训/考核。
50.通过控制器对供电模块的设置参数进行调整，从而实现调整系统负载性质、供电
模块与电能表的接线方式、及模拟线路故障。
51.具体的，供电模块的设置参数包括：三相电压的幅值、三相电压的相位角、三相电流的幅值、三相电流的相位角、功率因数角度。其中，三相电压的幅值、三相电流的幅值即为电压、电流的大小，对其进行调整可模拟线路故障。三相电压的相位角决定了当前电压接线方式为正相序或逆相序。三相电流的相位角决定了当前电流接线方式的方向、顺序。功率因数角度决定了系统负载为容性或感性。
52.具体的，三相电压的幅值u取值区间为0～220v，三相电压的相位角m取0
°
、120
°
或240
°
；三相电流幅值i的取值区间为0～10a，三相电流的相位角n取值区间为0～360
°
；功率因数角度取值区间为+15
°
～+30
°
、-30
°
～-15
°
。
53.这样只需对设置参数进行调整，即可提供不同的接线情况，也无需对电能表重接线，有效提高安全性。
54.本实施例1中，供电模块具有自定义模式、默认模式、随机模式，可根据需求进行选择。
55.1，自定义模式：针对不同的场景和具体需求对设置参数进行更改，并搭配任意接线方式。
56.(1)自定义功率因数角，即可使系统负载按需设置成容性或者感性。
57.(2)对三相电压幅值、三相电流幅值进行自定义设定，从而模拟出电压失压、电压欠压、电流失流和电流过流等线路故障。具体的，三相电压中任一相或两相的幅值为零，即为线路故障中的电压失压；三相电压中任一相或两相的幅值小于预设电压，即为线路故障中的电压欠压；三相电流中任一相或两相的幅值小于预设电流，即为线路故障中的电流失流；三相电流中任一相或两相的幅值超过预设电流，即为线路故障中的电流过流。这些线路故障可与接线方式结合，形成更为复杂多样化的接线类型。
58.其中，预设电流、预设电压数值都是根据实际要求、或者经验调整的。
59.(3)对一块或多块电能表同时进行调整相同或不同的类型接线。
60.2，默认模式：从预设的48种三相三线电表的接线方式、96种三相四线电表的接线方式进行人工选定。
61.预设的48种三相三线电表的接线方式是依照三相三线电表的结构得到的。预设的96种三相四线电表的接线方式是依照三相四线电表的结构得到的。
62.对于三相三线电表，电压接线方式为uabc、ubca、ucab、ubac、uacb、ucba，共6种。电流接线方式如表一左所示，共8种。将电压、电流接线方式进行自由组合，故三相三线电表接线方式共有48种，其中正确接线方式只有1种(uabc、ia、ic)、错误接线有47种。
63.对于三相四线电表，电压接线方式分为uabc、uacb，共2种。电流接线方式按照ia、ib、ic的顺序如表一右侧所示，共8种。由于ia、ib、ic可交换位置(共6种情况)，因此，电流接线方式有48种。将电压、电流接线方式进行自由组合，故三相四线电表接线方式共有96种，其中正确接线方式只有1种(uabc、ia、ib、ic)、错误接线有95种。
64.表1三相三线与三相四线接线电流接线示例表
[0065][0066]
3，随机模式：从预设的48种三相三线电表的接线方式、96种三相四线电表的接线方式进行自动随机选取。
[0067]
预设的48种三相三线电表的接线方式、96种三相四线电表的接线方式参看上面的介绍，此处不再重复。
[0068]
处理模块用于根据供电模块提供的设置参数构建接线矢量图、计算更正系数。显示模块用于显示构建的接线矢量图、更正系数的计算过程。
[0069]
其中，处理模块适配了全类型的三相电表接线方式：具体的，处理模块读取供电模块的设置参数，并进行处理。一方面，如图4所示，处理模块依据接线方式，按照三相三线模式或三相四线模式进行画图，再读取设置参数，其中，三相电压、三相电流的幅值决定向量的长度，三相电压、三相电流的相位角以及功率因数角决定向量的方向，最后得出正确的接线矢量图。另一方面，如图5所示，处理模块先依据接线方式，按照三相三线模式或三相四线模式选择对应的计算公式，再将设置参数带入该计算公式并保留三步化简过程，最后得出更正系数。
[0070]
接线方式是先获取目标电能表的电表类型来确定的，并用于处理模块确定采用合适的模式进行画图、合适的计算公式进行更正系数计算：
[0071]
若目标电能表为三相三线电表，则选择三相三线模式进行画图、下述公式(1)进行更正系数计算。
[0072]
公式(1)为三相三线接线更正系数通用计算公式：
[0073][0074]
其中，p0为三相三线正确接线的有功功率，p1，p2为第一元器件和第二元器件实际接线功率。u表示电压，i表示电流，表示电压向量和电流向量初相角的差值，为第一元器件线电压与电流的夹角，为第二元器件线电压与电流的夹角。
[0075]
若目标电能表为三相四线电表，则选择三相四线模式进行画图、选择公式(2)进行更正系数计算。
[0076]
公式(2)为三相四线接线更正系数通用计算公式：
[0077][0078]
其中，p0为三相四线正确接线的有功功率，p1，p2，p3为第一元器件、第二元器件和
第三元器件实际接线功率，u表示电压，i表示电流，表示电压向量和电流向量初相角的差值，为a相电流与a相电压的夹角，为b相电流与b相电压的夹角，为c相电流与c相电压的夹角。
[0079]
在自定义模式下，进行设置参数的调整，并下发参数信号。处理模块依据参数信号，即进行画图、更正系数计算。
[0080]
需要说明的是，三相三线信号相较于三相四线信号，三相三线信号的b相电压、电流为零。
[0081]
若自定义模式下发的信号为三相三线信号，目标电表为三相四线电表，并不报错。但由于三相三线信号中b相电压、电流为零，其作用到三相四线电表即会使目标电表引入电压失压、电流失流。若自定义模式下发的信号为三相四线信号，目标电表为三相三线电表，则会报错，应当重新调整后再下发。
[0082]
类似的，在默认模式、随机模式下，若出现报错，则说明下发的信号为三相四线信号，目标电表为三相三线电表，应当进行重选。
[0083]
本实施例1中提供了4组实例，对接线矢量图构建、更正系数计算进行说明。
[0084]
(1)参看图6，为三相三线感性接线的矢量图1。其中，电压为逆相序uacb，其中ua(57.7v，0
°
)，uc(57.7v，120
°
)，ub(0v，240
°
)，由三相电压可通过矢量计算得出线电压uab(100v)、ubc(100v)，电流接线方式为ia(1a，0
°
)、ib(0，0)、设置为+15
°
～+20
°
之间的一个随机值。
[0085]
和如图6中标注，其中依据参数计算，可得
[0086]
图6对应的更正系数计算过程为：
[0087][0088][0089]
(2)参看图7，为三相四线感性接线的矢量图2。其中，电压为正相序uabc，其中为ua(220v，0
°
)、ub(220v，120
°
)、uc(220v，240
°
)，电流接线方式为-ib(1a，180
°
)、-ia(1a，180
°
)、ic(1a，240
°
)，设置为+15
°
～+20
°
之间的一个随机值。
[0090]
依据参数计算，可得
[0091]
图7对应的更正系数计算过程为：
[0092][0093][0094]
(3)参看图8，为三相三线容性接线的矢量图3。其中，电压正相序uabc，其中ua(57.7v，0
°
)，ub(0v，120
°
)，uc(57.7v，240
°
)，由三相电压可通过矢量计算得出线电压uab(100v)、ubc(100v)，电流接线方式为(100v)、ubc(100v)，电流接线方式为ib(0，0)、ic(1a，240
°
)，设置为-20
°
～-15
°
之间的一个随机值。
[0095]
依据参数计算，可得
[0096]
图8对应的更正系数计算过程为：
[0097][0098][0099]
(4)参看图9，为三相四线容性接线的矢量图4。其中，电压逆相序uacb，其中为ua(220v，0
°
)、uc(220v，120
°
)、ub(220v，240
°
)，电流接线方式为ib(1a，0
°
)、ia(1a，120
°
)、ic(1a，240
°
)，设置为-20
°
～-15
°
之间的一个随机值。
[0100]
依据参数计算，可得
[0101]
图9对应的更正系数计算过程为：
[0102][0103][0104]
上述的矢量图、更正系数计算过程均最终在显示模块上显示出来。
[0105]
基于该电能表错误接线的教学系统，本实施例1还提供了可调负载性质的错误接线培训方法，包括：
[0106]
步骤一，选定供电模块的模式，并对目标电能表进行加载。
[0107]
具体的，培训者选择自定义模式、默认模式、随机模式中的任一种。若选择自定义模式，则需要自行设定设置参数。若选择默认模式，则需要再选择接线方式。若选择随机模式，则系统随机自动选择接线方式。之后，系统即下发对应的设置参数，作用于目标电能表。
[0108]
步骤二，受培训者通过对目标电能表进行测量，并人工绘制出接线矢量图、书写出更正系数计算过程。
[0109]
具体的，电能表在供电模块作用下，对应的接线端测量值会出现变化。这样，受培训者可采用万能表对电能表的接线端进行测量，得到实测参数量，并基于此人工绘制出接线矢量图、书写出更正系数计算过程。
[0110]
步骤三，显示模块显示出接线矢量图、更正系数计算过程。
[0111]
步骤四，基于步骤一、步骤二、步骤三，进行培训教学。
[0112]
培训者可依据步骤三的显示、结合受培训者的操作，对受培训者进行讲解。
[0113]
当然，也可将本装置应用于技能考核，即处理模块在步骤二即同步进行了构建接线矢量图、计算更正系数，但并不在显示模块中显示。直至下发显示指令，方将接线矢量图、更正系数计算过程显示出来。
[0114]
实施例2
[0115]
本实施例2提供了另一种电能表错误接线的教学方法，以及相应的功能更为完善的电能表错误接线的教学系统。
[0116]
相较于实施例1，本实施例2在功能上进行了加强和完善。
[0117]
(一)参看图10，为本实施例2的电能表错误接线的教学方法的流程图。
[0118]
本实施例2的电能表错误接线的教学方法包括：
[0119]
设置供电参数。
[0120]
向目标电能表下发设置的供电参数，所述电能表为三相电表。本步骤是向目标电能表加载设置的供电参数，通过改变供电参数来改变接线状态。
[0121]
需要说明的是，供电参数即实施例1中供电模块的设置参数，包括三相电压的幅值、三相电压的相位角、三相电流的幅值、三相电流的相位角、功率因数角度。
[0122]
判断接线情况，依据设置的供电参数，自动构建接线矢量图、自动计算更正系数。
[0123]
本步骤是依据接线是三相三线还是三相四线，进而自动构建接线矢量图、自动计算更正系数，作为对比依据。
[0124]
依据设置的供电参数，人工构建接线矢量图、人工计算更正系数。
[0125]
本步骤是为了得到体现学员水平的参考例。
[0126]
将人工构建的接线矢量图与自动构建的接线矢量图进行对比、人工计算的更正系数与自动计算的更正系数进行对比；若存在不一致，展示出接线矢量图的不同之处，并展示出自动计算更正系数的过程。
[0127]
本步骤是将参考例与对比依据进行对比。若一致，则表示学员水平已达到要求。若不一致，则说明学员水平存在提升空间，而展示出接线矢量图不同之处和自动计算更正系数的过程，就可以引起学员的兴趣，对学员具有较强的吸引力，不会在使用时感觉枯燥无
聊，加深学员的学习效果。
[0128]
(二)参看图11，为本实施例2的电能表错误接线的教学系统的结构图。
[0129]
本实施例2的电能表错误接线的教学系统，使用了(一)的电能表错误接线的教学方法。具体的，该种电能表错误接线的教学系统包括：仿真培训平台、设置在仿真培训平台上的电能表、供电模块、处理模块、交互模块、对比模块、显示模块、控制器。
[0130]
供电模块与电能表电性连接，用于对电能表供电。
[0131]
供电模块的设置参数即为供电参数。供电参数用于确定系统负载性质、供电模块与电能表的接线方式，以及模拟线路故障。其中，系统负载性质依据功率因数角度确定。供电模块与电能表的接线方式包括电压接线方式、电流接线方式。电压接线方式依据三相电压的相位角确定。电流接线方式依据三相电流的相位角确定。模拟的线路故障依据三相电压的幅值、三相电流的幅值确定。
[0132]
处理模块用于根据供电参数自动构建接线矢量图、自动计算更正系数。交互模块用于输入人工构建的接线矢量图、人工计算的更正系数。对比模块用于对比人工构建的接线矢量图与自动构建的接线矢量图、对比人工计算的更正系数与自动计算的更正系数。显示模块用于显示对比模块的对比结果。控制器用于对供电参数进行调整。
[0133]
本实施例2的装置相对于实施例1，区别在于：主要增加了交互模块、对比模块；显示模块的显示内容。交互模块可以采用手写输入板，在于将学员人工构建的接线矢量图、人工计算的更正系数输入到系统中，对比模块在于将对比人工构建的接线矢量图与自动构建的接线矢量图、对比人工计算的更正系数与自动计算的更正系数。
[0134]
本实施例中，对于接线矢量图的对比，采用像素法。具体的，将人工构建的矢量图与自动构建的接线矢量图进行像素重叠，若重叠度大于设定阈值，则说明人工构建的矢量图正确。若重叠度低于设定阈值，则说明人工构建的矢量图错误，显示模块即将像素重叠图显示出来，并高显出像素不重叠处。
[0135]
对于更正系数的对比，具体的，若人工计算的更正系数与自动计算的更正系数相同，则说明人工计算的更正系数正确。若人工计算的更正系数与自动计算的更正系数不相同，则说明人工计算的更正系数错误，显示模块即将自动计算的更正系数过程显示出来，方便学员核实出错的原因。
[0136]
其他模块与实施例1相同，此处不再赘述，可参看实施例1。
[0137]
实施例3
[0138]
本实施例还公开了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例2的电能表错误接线的教学方法。
[0139]
实施例2的方法在应用时，可以软件的形式进行应用，如设计成计算机可读存储介质可独立运行的程序，计算机可读存储介质可以是u盘，设计成u盾，通过u盘设计成通过外在触发启动整个方法的程序。
[0140]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0141]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。