电能质量问题起因与影响的沙盘展示装置及演示方法

摘要

本发明公开了属于电力知识普及教育领域的一种电能质量问题起因与影响的沙盘展示装置及演示方法。该装置是在沙盘显示屏上，变电站分别接入影响电能质量的感应电机、大用电量设备和谐波设备；并与演示触控屏连接；变电站还分别连接商场、居民楼、办公楼以及含有敏感用电设备的工厂。本发明用演示触控屏分别将影响电能质量的感应电机、大用电量设备和谐波设备接入变电站，或设置在线路上的不同位置发生短路故障和雷击进而引起电压暂降，在沙盘显示屏上将以沙盘中灯光、相应部分的动作和演示触控屏上的文字图片相结合进行展示，如照明灯光变暗，电梯、计算机不能工作，甚至停电等。展示的逻辑性强，展示更加直观、生动、贴近实际，具有较强的互动性，且具有一定的理论性、专业性。

说明书

技术领域

本发明属于电力知识普及教育领域，特别涉及一种电能质量问题起因与影响 的沙盘展示装置及演示方法。

背景技术

电能既是一种经济适用、清洁方便的能源形式，又是一种由发、供、用三方 共同保证质量的特殊产品。电能既然作为一种商品，无疑应该保证质量。由于供 电电源的电能质量下降而影响的电气设备正常工作的问题，早在电力供应开始就 引起了供用双方的关注。人们首先将电力系统运行的电压和频率作为电能质量的 主要指标。随着工业规模的扩大和科学技术的快速发展，越来越多的用户采用性 能更好、效率更高但对电源特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的 要求在不断提高。与此同时，许多新型的电气设备在其运行中会向电力系统注入 各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害与影响 不断增加，电能质量问题日益突出，引起供电部门和广大电力用户的普遍重视。

尽管在现代电能质量的一些定义和解释上还有待深入探讨，在电能质量问题 的起因上仍存在分歧，但供电部门和电力用户对电能质量的关心程度却与日俱 增。20世纪90年代中期以来，工业发达的国家普遍认为，当代电力系统除了保 证电网安全稳定运行的基本要求外，还应把质量控制、经济运行和高效质量管理 作为评估电力系统运行水平的重要内容。

鉴于电能质量问题越来越受到重视，但广大电力用户和供电部门的相关人员 对此问题的认识还远远不够的实际情况，迫切需要以一种形象、直观的方式将电 能质量问题的起因与影响展示给公众，以使相关人员能够较深入了解电能质量问 题，促进电能质量问题的解决，从而净化供用电电气环境，保障供用电质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种电能质量问题起因与影响的沙盘展示装置及演示 方法，其特征在于，所述电能质量问题起因与影响的沙盘演示装置是在沙盘显示 屏上，变电站分别接入影响电能质量的感应电机、大用电量设备和谐波设备；并 与演示触控屏连接；变电站还分别连接商场、居民楼、办公楼以及含有敏感用电 设备的工厂。

所述演示触控屏上设置：感应电机投入按钮1，雷击按钮2，短路故障按钮3， 电弧炉投运按钮4，线路承载过重按钮5，投入谐波源按钮6和谐波检测按钮7。

所述短路故障按钮在演示触控显示屏上显示单相故障、相间故障、两相接地 故障与三相故障。

所述含有敏感用电设备的工厂主要包括半导体芯片制造厂、汽车制造行业和 印刷厂。

所述商场内受电能质量影响的用电设备主要包括电梯、照明和计算机。

所述办公楼内受电能质量影响的用电设备主要包括电梯、照明和计算机。

所述居民楼受电能质量影响的用电设备主要包括电梯和照明。

所述沙盘显示屏上的半导体芯片制造厂、汽车制造行业、印刷厂、商场、办 公楼和居民楼后面安装有红、黄、绿的LED灯，红色代表严重的电能质量问题， 黄色代表不太严重的电能质量问题，绿色代表正常状态。

所述利用沙盘展示装置展示电能质量问题起因与影响的演示方法，其特征在 于，具体步骤如下：

1）建立电能质量问题起因与影响的沙盘展示装置；

2）接通沙盘展示装置电源，沙盘显示屏上各部分的绿色LED灯亮，表示正 常状态；

3）设定演示顺序，顺序启动演示触控屏上7个按钮；

4）沙盘显示屏上出现灯光变换和文字图片，表示有引起电能质量扰动的用 电设备投入运行，或在线路上的不同位置发生短路故障和雷击进而引起的电压暂 降，致使照明灯光变暗，电梯、计算机不能工作，甚至停电等。

本发明的有益效果是演示触控屏分别将影响电能质量的感应电机、大用电量 设备和谐波设备接入变电站，或在线路上的不同位置发生短路故障和雷击进而引 起电压暂降，在沙盘显示屏上将以沙盘中灯光变换表示相应部分接入时对其它用 户产生的影响，如照明灯光变暗，电梯、计算机不能工作，甚至停电等，并与演 示触控屏上的文字图片相结合进行展示。展示的逻辑性强，展示效果清晰直观， 具有较强的互动性，且具有一定的理论性、专业性。

附图说明

图1为沙盘展示装置的布局示意图。

图中演示触控屏上标号：1-感应电机投入按钮，2-雷击按钮，3-短路故 障按钮（点击该按钮，可在触控显示屏上显示单相故障、相间故障、两相接地故 障与三相故障4个选项，可由公众任选其一），4-电弧炉投运按钮，5-线路承 载过重按钮，6-投入谐波源按钮，7-谐波检测按钮。

具体实施方式

本发明提供了一种电能质量问题起因与影响的沙盘展示装置及演示方法，下 面结合附图予以说明。

图1所示为沙盘展示装置的布局示意图。图中，在沙盘显示屏上，变电站分 别接入影响电能质量的感应电机、大用电量设备和谐波设备；并与演示触控屏连 接；变电站还分别连接商场（商场内的用电设备主要包括电梯、照明和计算机）、 居民楼（用电设备主要包括电梯和照明）、办公楼（用电设备主要包括电梯、照 明和计算机）以及含有敏感用电设备的工厂（主要包括半导体芯片制造厂、汽车 制造行业、印刷厂等）。其中，在演示触控屏上设置：感应电机投入按钮1，雷 击按钮2，短路故障按钮3，电弧炉投运按钮4，线路承载过重按钮5，投入谐波 源按钮6和谐波检测按钮7。所述短路故障按钮在演示触控显示屏上显示单相故 障、相间故障、两相接地故障与三相故障4个选项，可由公众任选其一。在沙盘 显示屏上的半导体芯片制造厂、汽车制造行业、印刷厂、商场、办公楼和居民楼 后面安装有红、黄、绿的LED灯，红色代表严重的电能质量问题（大的故障或停 电），黄色代表不太严重的电能质量问题（用电设备受到电压下降，不稳定，照 明灯光变暗的影响），绿色代表正常状态。

本发明用演示触控屏与沙盘显示屏结合，将影响电能质量的感应电机、大 用电量设备和谐波设备接入变电站，沙盘显示屏以文字或图片，灯光变换等介绍 电能质量问题的起因及其影响，主要介绍电压暂降、电压波动与闪变及谐波的起 因与影响。具体结合附图对各部分操作步骤进行说明如下：

1.电压暂降起因与影响的展示部分：

（1）点击演示触控屏上的感应电机启动按钮1，在含有敏感用电设备的工厂、 办公楼和商场用户受到不同程度的影响，黄色LED灯亮，表示不太严重的电能质 量问题发生，其中在工厂中含敏感设备的生产线可能因一次电压暂降而停产需重 启，造成原材料与半成品报废等；办公楼和商场中的电梯等受到电压暂降的影响， 对乘客人身安全造成影响；而其中的不敏感设备如照明灯光变暗等，发生电压暂 降对其影响不大。

(2)点击雷击按钮2，沙盘显示屏上所示被雷击处有沙盘灯光效果示意发生雷 击（红色LED灯亮，表示严重的电能质量问题发生），在雷击点由于保护装置动 作可能会引起该点之后的供电电压中断。

(3)点击短路故障按钮3，可在演示触控屏上显示单相故障、相间故障、两相 接地故障与三相故障4个选项，可由公众任选其一；选择故障类型后，沙盘显示 屏上所示短路故障处以LED灯闪烁示意该处发生故障，引起系统远端供电电压较 为严重的跌落，影响工业生产中对电压敏感的电气设备的正常工作，在沙盘显示 屏上显示其造成的经济社会影响；不同故障类型引起的电压暂降的特点与影响在 沙盘显示屏上分别予以说明。

2.电压波动与闪变部分：

（1）点击运行电弧炉设备按钮4，在沙盘显示屏上介绍电弧炉运行的电气特 性及其对电力系统的不利影响，沙盘显示屏中以居民楼的照明灯光闪烁来展示发 生了电压波动与闪变现象。

（2）点击线路承载过重按钮5，沙盘显示屏中，相应承载过重线路会发红、 闪烁表示该线路承载过重，进而引起电压波动与闪变，并对电压波动与闪变的危 害进行介绍。

3.电力系统谐波部分：

（1）点击投入谐波源按钮6，在沙盘显示屏上的相应部分由灯光效果模拟运 行动作，并介绍谐波的产生机理和生活生产中常见的谐波源。

（2）点击谐波检测按钮7，在沙盘显示屏上显示图示谐波源的典型波形，以 相应部分线路变红及变电站中的变压器发热表示谐波造成的对变压器的附加损 耗与发热，并介绍谐波对电力系统和用户的影响。