电流电压互感器二次回路故障仿真装置的研制

李萌，林立鹏，林高鹏

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山，528000）

0 概述

在电力系统发电、输电、配电、供电的过程中，为了保证电力系统安全稳定运行，必须利用电流电压互感器对电力设备的运行情况进行监视和测量。电流电压互感器最多的故障是二次回路短路、断路，若不及时采取有效措施处理则会导致系统运行中断，给设备造成较大的损坏，所以电压电流互感器二次回路接线的正确性对继电保护、自动化等装置非常重要，而且二次回路的故障排除是继电保护等专业技能技术比武的必考内容，因此培训部门需要经常举办相关的培训考核。因此，研制电流电压互感器二次回路故障仿真装置具有一定的意义。

1 目前的问题

电流电压互感器二次回路仿真教学存在以下问题：

（1）在培训屏上人为设置不同的故障，考生考完后由考评员恢复故障，然后再设置下一个故障，工作量大而且耗费大量的时间。

（2）反复操作更改接线也使端子、线头等损坏。

（3）目前所使用的一次计算机仿真仪器中的电流、电压数据计算复杂，结构复杂，容易漏算、错算，从而不能实现各种二次回路故障状况。

（4）进行多种二次回路故障模拟测试，需要多次计算、多次修改一次计算机仿真仪器中的电流、电压数据，效率低、数度慢。

（5）目前所使用的一次计算机仿真仪器中的电流、电压数据不能直观反映电流电压互感器二次回路故障方式，无法让学员实际动手操作，无法感受到现场故障现象，达不到理想的培训效果。

2 研制思路

结合培训屏的情况，设计一套能固定安装在培训屏内的装置，能够模拟电压电流互感器二次回路多种故障，只需操作装置即可实现开路、短路、错相、反极性等故障模拟和恢复故障，简单、快速、有效的仿真，大大提高了培训、考核、比武的效率。

采用六脚三档的钮子开关作为改变电流电压二次回路的节点，控制交直流电源电路的通断。钮子开关体积小，操作方便，兼容性强。六脚三档钮子开关示意图见图1。

图1 六脚三档钮子开关示意图

六脚三档钮子开关，中间的两个脚接出线，两头的接进线。此钮子开关设计有三个停留位置，AB通BC断，BC通AB断，还有一个停止位，A、B、C三个脚都不通。六脚三档钮子开关规格参数见图2。

图2 六脚三档钮子开关规格参数

■2.1 装置简介

本装置包括故障模拟输入端口、故障模拟输出端口、二次回路故障设置箱，组成二次回路故障模拟仿真装置。根据设计的电流电压二次回路原理图将若干个六脚三档钮子开关安装在1cm厚的板上，钮子留在外面，开关引脚在里面，这样又安全又易于操作。

本装置能与一次计算机仿真仪器进行连接，有着综合控制单元，包括电流故障模拟模块和电压故障模拟模块，其中，所述电流故障模拟模块包括开路故障模拟模块、短路故障模拟模块、错相故障模拟模块以及反极性故障模拟模块，电压故障模拟模块包括开路故障模拟模块以及错相故障模拟模块。

本装置的系统操作简单，二次回路故障类型可以通过按键随意设置，能够比较真实的再现常见的电路故障。

■2.2 装置原理

（1）电流回路开路试验

在 A1、B1、C1、N1、A2、B2、C2、A3、B3、C3开关均为断开状态，且AB、BC、CA、AN、BN、CN开关处于状态①时，若导通B1、C1、N1开关，则为A相电流开路状态；若导通A1、C1、N1开关，则为B相电流开路状态；若导通A1、B1、N1开关，则为C相电流开路状态；若导通A1、B1、C1开关，则为N相电流开路状态。

（2）电流回路短路试验

在A1、B1、C1、N1开关均处于导通状态，且A2、B2、C2、A3、B3、C3开关均为断开状态，AB、BC、CA、AN、BN、CN开关处于状态①时，若导通A2开关，则为A相电流接地短路状态；若导通B2开关，则为B相电流接地短路状态；若导通C2开关，则为C相电流接地短路状态；若导通A3开关，则为AB相电流短路状态；若导通B3开关，则为BC相电流短路状态；若导通C3开关，则为AC相电流短路状态；若导通A3、B3开关或A3、C3开关或B3、C3开关，则为ABC三相电流短路状态；若导通A2、A3开关或导通B2、A3开关，则为AB相电流短路接地状态；若导通B2、B3开关或导通C2、B3开关，则为BC相电流短路接地状态；若导通A2、C3开关或导通C2、C3开关，则为AC相电流短路接地状态；若导通A3、B3开关或A3、C3开关或B3、C3开关且导通A2或B2或C2开关，则为ABC三相电流短路接地状态。

（3）电流回路错相试验

在A1、B1、C1、N1开关均处于导通状态，且A2、B2、C2、A3、B3、C3开关均为断开状态，AB、BC、CA、AN、BN、CN开关处于状态①时，若AB开关处于状态②，则为AB电流错相状态；若BC开关处于状态②，则为BC电流错相状态；若CA开关处于状态②，则为CA电流错相状态；若AB、BC开关处于状态②或BC、CA开关处于状态②，则为ABC电流错相状态，电流输出实际为BCA；若AB、CA开关处于状态②，则为ABC电流错相状态，电流输出实际为CAB。

图3 电流回路原理图

（4）电流回路反极性试验

在A1、B1、C1、N1开关均处于导通状态，且A2、B2、C2、A3、B3、C3开关均为断开状态，AB、BC、CA、AN、BN、CN开关处于状态①时，若将AN开关处于状态②，则为A相电流反极性状态；若将BN开关处于状态②，则为B相电流反极性状态；若CN开关处于状态②，则为C相电流反极性状态；若AN、BN开关处于状态②，则为AB两相电流反极性状态；若AN、CN开关处于状态②，则为AC两相电流反极性状态；若BN、CN开关处于状态②，则为BC两相电流反极性状态；若AN、BN、CN开关处于状态②，则为ABC三相电流反极性状态。电流回路原理图见图3。

（5）电压回路开路试验

在A、B、C、N开关均为断开状态，且AB、BC、CA开关处于状态①时，若导通B、C、N开关，则为A相电压开路状态；若导通A、C、N开关，则为B相电压开路状态；若导通A、B、N开关，则为C相电压开路状态；若导通A、B、C开关，则为N相电压开路状态。

（6）电压回路错相试验

图4 电压回路原理图

在A、B、C、N开关均处于导通状态，且AB、BC、CA开关处于状态①时，若AB开关处于状态②，则为AB电压错相状态；若BC开关处于状态②，则为BC电压错相状态；若CA开关处于状态②，则为CA电压错相状态；若AB、BC开关处于状态②或BC、CA开关处于状态②，则为ABC电压错相状态，电压输出实际为BCA；若AB、CA开关处于状态②，则为ABC电压错相状态，电压输出实际为CAB。电压回路原理图见图4。

3 结束语

该产品二次线的连接操作简单方便，不需要计算电流、电压数据，直接从回路着手实现各种二次回路故障状况；电路设计简洁明了，采用能直观反映电流电压互感器二次回路故障方式的二次回路图，在培训考核等运用中，使培训人员简单快速了解二次回路故障方式；提高模拟故障的速度，减少培训中的操作，提高培训考核效率，只需按一个或两个开关即可改变故障类型，不需要改变数据模型；维护方便，故障维修简单；机箱设计和制作，体积小、便于培训屏内安装；开关额定量的选型、安装；电路设计通用性高，可扩展或多或少回路。

该产品拥有良好的性能和简易的操作，便于故障查找，使其具有广阔的应用前景。