第第頁一種配電系統(tǒng)模擬裝置設(shè)計摘要：針對工程應(yīng)用中，用于檢測配電系統(tǒng)輸出故障的一些專用或通用檢測設(shè)備功能性驗證中遇到的實際問題開展研究，給出了一種能夠模擬220V和380V交流配電系統(tǒng)多種輸出狀態(tài)的模擬裝置的設(shè)計方案，介紹了模擬裝置的組成、功能、特點和實驗室測試驗證情況。經(jīng)實際工程應(yīng)用，能夠滿足一些配電技術(shù)安全檢測檢測設(shè)備的功能性驗證使用需要。

關(guān)鍵詞：電源系統(tǒng)；檢測設(shè)備；功能檢查；故障模擬

中圖分類號：TP391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044（2015）34-0198-02

Abstract：InordertosolvetheproblemsofPowerSupplytestingequipmentfunctionalvalidation，itgivesusthedesignofapowersimulationsystemcansimulatemultipleac220vand220voutputstate.Thecomposition，functionandcharacteristicsofthedeviceandareintroducedinthepaper.Ithasbeenverifiedbylaboratorytestandthepracticalengineeringapplication，thattheequipmentcansatisfythefunctionalverificationneedsofsometestequipmentsusedinpowersysteminspection.

Keywords：powersupplysystem；testingequipment；functioncheck；faultsimulation

1概述

各種電子設(shè)備均離不開供電電源。我國國家電網(wǎng)有110kV、220kV、500kV幾個常用的電壓等級，在人們?nèi)粘Ｉ钪?，主要?yīng)用的多是380/220V的交流電壓[1]。用電設(shè)備與供電電源一般通過各種配電柜、配電箱或移動配電插座等聯(lián)接在一起。供配電系統(tǒng)（包括電源和配電中轉(zhuǎn)單元）是否正常直接影響到用電設(shè)備的工況。一直以來，插頭插座引發(fā)的質(zhì)量安全事故頻頻被媒體曝光[2]。插頭插座引發(fā)質(zhì)量事故的原因可分為兩個方面：一方面，產(chǎn)品本身不符合現(xiàn)行國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB2099.1-2008[3]和GB1002-2008[4]的規(guī)定；另一方面，使用者誤用插頭插座。類似的由于電源的零線和火線反接或者接地不良而引發(fā)的設(shè)備故障或產(chǎn)品品質(zhì)不良的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生[5]。因此，配電系統(tǒng)的技術(shù)檢測非常關(guān)鍵也非常重要，它直接關(guān)系到用電安全和操作人員的人身安全。常用的檢測工具一般是數(shù)字三用表、相序表、插座檢查器和測電筆等檢測設(shè)備或工具。在實際工作過程中，配電檢測設(shè)備或工具的功能性檢查或計量遇到了一些問題。一些帶測量讀數(shù)值的，有計量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，可以送計量站進行計量。但是很多計量站對于類似判斷接線關(guān)系正確性的插座檢查器、電源測試儀[5]和檢查三相電接線關(guān)系的相序表等設(shè)備無法進行定量的計量和定性的檢查。作者設(shè)計一種配電系統(tǒng)模擬裝置，可協(xié)助技術(shù)人員解決上述設(shè)備定性檢查的問題。

2配電系統(tǒng)模擬裝置介紹

配電系統(tǒng)模擬裝置由輸入模塊、輸出模塊、安保模塊、“單相配電模擬”、“三相配電模擬”、狀態(tài)指示模塊等功能模塊構(gòu)成。系統(tǒng)功能原理框圖見圖1。

輸入模塊通過插頭適配組合可以將交流380V電源和交流220V引入配電模擬系統(tǒng)。其中插頭適配組合可以與自制交流220V單相三極（三線）10A或16A插頭以及自制交流380V三相四極（四線）16A或25A插頭相對接，可以實現(xiàn)與大多數(shù)常用已知電源（例如計量站實驗室電源）的方便對接。

“單相配電模擬”模塊可以模擬出單相三極（三線）配電輸出時缺零線（PE線）、缺火線（L線或相線）、缺地線（N線）、火線零線接反、火線地線接反以及輸出正常等接線關(guān)系。

“三相配電模擬”模塊可以模擬出三相配電輸出時缺A相（U相）、缺B相（V相）、缺C相（W相）、三相正相序輸出、三相逆相序輸出等接線關(guān)系。

輸出模塊通過多功能轉(zhuǎn)換插座或接線端子提供220V單相二極、三極（三線）和交流380V三相四極或五極（五線）輸出信號。

安保模塊通過限流保險管，防止意外短路或其他過流事故。通過調(diào)整保險絲的大小的可以選擇不同的限流保護范圍。

狀態(tài)指示模塊通過邏輯設(shè)計，對控制各個信號通道的物理硬件的工作狀態(tài)進行指示，提示使用者設(shè)備內(nèi)部各個開關(guān)、繼電器的當(dāng)前工況。

3配電系統(tǒng)模擬裝置電路分析

圖2是配電模擬系統(tǒng)原理圖，圖中略去了與狀態(tài)指示模塊相關(guān)的指示燈驅(qū)動電路，主要反映了系統(tǒng)的電路控制規(guī)律。

圖中五路輸入信號（A、B、C、N、PE），可以由單相三極配電插座輸入（A、N、PE）或三相四極插座輸入（A、B、C、N）。開關(guān)K1、K2、K6、K10為雙向三檔開關(guān)，K3、K4、K5、K7、K8、K9為雙向二檔開關(guān)；F1、F2、F3為保險絲座；J1、J2、J3、J4為交流220V驅(qū)動四通道繼電器。K1用于分選是進行配電模擬還是絕緣參數(shù)模擬：K12接通時（K11端切斷了A信號輸入），J1閉合，輸出端B、C信號通路切斷，同時輸出端的N、PE信號轉(zhuǎn)接到絕緣參數(shù)模擬模塊（圖中未畫出具體原理電路）。K2用于分選是進行單相配電模擬還是三相配電模擬。

K1-K6和J3、J4組合控制用來實現(xiàn)單相配電的各種輸出情況：K11、K23觸點接通時，K34觸點接通，信號A經(jīng)由J3、J4常閉觸點到輸入端；K32觸點接通，A信號切斷，實現(xiàn)“缺相（缺火線）”模擬。通過K2、K5的K21、K53與K54觸點和J1、J3常閉觸點可以模擬N信號通斷情況；K4的K42、K44觸點和J1、J4的常閉觸點模擬PE信號的通斷情況。而單相電相零錯、相地錯的模擬可以通過K6控制J3、J4的吸合來實現(xiàn)。

同樣，K7、K8、K9模擬三相電（A、B、C信號）的單路通斷，K10和J2組合實現(xiàn)三相電正相序和逆相序的輸出。

4實驗室調(diào)試情況

4.1輸入輸出阻抗測量

用數(shù)字萬用表電阻檔（這里選某型號3/4位自動量程數(shù)字萬用表電阻測量檔）測量五路輸入信號（A、B、C、N、PE）線在K1-K10分別在各個檔位之間切換過程中，輸出端電阻值大小。在K1的K12端接通，或K6和K10的各個非空檔位切換時，輸入端測量的阻抗為繼電器的線圈電阻。

4.2絕緣電阻測量

用絕緣電阻表（這里選某型數(shù)字絕緣電阻表1000V檔），對五路輸入信號（A、B、C、N、PE）線進行絕緣電阻測量。在三檔雙位開關(guān)K6和K10處于中間位置（即“空檔位”，左右兩路均不接通）的情況下，K1的K11端接通或空檔位，K2-K5、K7-K9分別在各個檔位之間切換的過程中，測量五路輸入信號的兩兩之間絕緣電阻為∞。

4.3輸入輸出電壓測量比較

在系統(tǒng)設(shè)定的單相和三相電源正常的情況下，測量輸入端和輸出端的電壓值并比較。

4.4功能性試驗

在外接測試儀表的情況下，通過系統(tǒng)操作面板校驗設(shè)備是否具備系統(tǒng)設(shè)定的功能。

這里選用帶蜂鳴器提示和發(fā)光二極管指示的華誼牌插座檢查器進行單相配電模擬功能的檢查；用3PHASEEROTATIONTESTER便攜式相位測量儀進行三相配電模擬的檢查；用某型數(shù)字自動量程萬用表和某型數(shù)字絕緣電阻表進行絕緣電阻模擬的檢查。試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。見表1。

4.5設(shè)備消耗功率分析

設(shè)備主要是在狀態(tài)指示電路（信號指示燈由氖管串聯(lián)金屬膜電阻組合封裝）和繼電器線圈工作時消耗電能。

通過測量和統(tǒng)計五個輸入通道，在系統(tǒng)各設(shè)定模式下工作電流大小，進行分析。

5系統(tǒng)功能特點

該系統(tǒng)通過電路設(shè)計，可以巧妙地模擬出單相和三相電源配電網(wǎng)絡(luò)的各種常見接線關(guān)系，特別是各種常見電源的正確的和錯誤輸出模式。可以用于輔助校驗工程上廣泛使用的10A、16A插座檢查器、各種機械式或數(shù)字式相序表、相序保護繼電器等，在各種模擬產(chǎn)生的特定配電情況下各項功能是否按照儀表本身設(shè)定的模式做出相應(yīng)的“指示（信號燈亮度變化）”、“提示（蜂鳴器鳴叫變化）”或“顯示（表頭輸出變化）”。

6結(jié)束語

配電系統(tǒng)模擬裝置是針對常用配電系統(tǒng)檢測設(shè)備和工具的功能性校驗而設(shè)計，小批量生產(chǎn)應(yīng)用于對飛行器進行技術(shù)安全檢測的技術(shù)安全設(shè)備中。實際應(yīng)用情況表明：該系統(tǒng)能夠滿足對各種插座檢查器、電源檢測儀、相序表和專用技術(shù)安全檢測儀等進行功能性檢查。該系統(tǒng)是對通用配電系統(tǒng)運行狀態(tài)進行模擬的設(shè)備，可以配備到計量站實現(xiàn)對一些通用配電檢測設(shè)備的功能性檢查，有利于解決工程應(yīng)用中遇到的一些實際問題。

參考文獻：

[1]周兆華.220V配電系統(tǒng)的防雷保護[J].機電工程技術(shù)，2014（43）：215-217.

[2]黃永福，林淼，