VV接线电压互感器二次监测装置

VV接线电压互感器二次监测装置

摘要：本文介绍了一种VV型接法电压互感器二次侧测压方式，通过该装置能实

现线电压、相电压和开口三角电压的全显示，改变了VV型接法电压互感器只能

测量线电压的现状。

关键词：电压互感器；VV接线；零序电压

1概述

目前35KV变电所中，大部分是用三个单相电压互感器进行测量。电压互感器绕组分为两组：第一组绕组采用星形接法，转换出相电压57.7V；第二组绕组采

用开口三角形接法，标称100V，当线路运行正常时开口电压为0V，当发生单相

或两相短路时或铁芯谐振时，开口电压变成33.3V（100/3）（单相熔断），或

100V（单相接地）。

另外部分变电所采用VV形接法，VV型接线是用两台单相电压互感器测量三

相电压。将第一台互感器TV1的高压A端接电压A相，TV1的X端与第二台互感

器TV2的高压绕组A端相连后接电源B相，YV2高压绕组的X端接电源C相。两

台互感器的副绕组TV1的x端接TV2的a端，由TV1的a引出a相电压，x端引

出b相电压，TV2的x端引出c相电压。

实际运行显示，采用VV型接法的电压互感器，其熔丝很少熔断，能有效抵

御过电压，过电流的冲击。但VV形接法只能测线电压，不能测单相相电压和零

序电压，某些情况下并不能满足继电保护的要求，所以如何利用现有技术改进二

次侧测压方式，通过转换装置能实现线电压、相电压和开口三角电压的全显示，

就能做到即能保证电压互感器的稳定运行，又能满足保护装置的要求，为实现系

统安全、稳定运行提供有效的技术保障。

2设计原理及实现方案

为此我们希望研究创新一种装置，输入信号取35KV电压互感器的线电压信号，通过装置的信号采集与处理，为保护装置提供所需的线电压、相电压和开口三角

电压，以达到传统单相星型接法的同样效果。

2.1 传统星型接法工作原理

用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn，d0或YN，y，d0的接线形式，

广泛应用于3~220KV系统中，其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压，辅助

二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。其接线原

理图如下：

三角开口电压是指副边绕组类似三角形接法，但是这个三角形是开口的，即：A尾端与

B首端相连，B尾端与C首端相连。开口电压指A首段与C尾端之间的电压。

开口三角用于检测零序电压，可用于缺相及单相接地检测。

开口三角绕组的匝数一般是计量或测量用相绕组的1/ ；

开口三角形端电压等于三相对地电压的向量和的1/ ；

当三相对地电压平衡时，向量和等于零，开口电压为零；

当发生一相接地时，向量和等于倍线电压，开口电压等于线电压，越限报警；

当一相高压熔丝熔断时，向量和等于线电压，开口电压等于相电压，越限报警。

在实际运行中，正常开口三角电压在1.2V-5V之间。

2.2 V-V型接法工作原理

V-V型接法的接线图如下：

两个电压互感器高压侧首尾相连，相连处接B相，A端接A相，X端接C相，二次侧相

对应的引出二次电压，并在B相接地。此接线方式可以节省一台电压互感器，可满足三相有功、无功电能计量的要求，但不能用于测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。

2.3 电压转换实现原理

那么如何使V-V型电压互感器通过改造，既能在技术参数上能达到三台单相电压互感器

星型接法的要求，又能保证其有效抵御过电压，过电流的冲击的特性呢？通过技术分析，我

们认为是可行的。

我们知道相电压、线电压和开口三角电压存在一定的关系，一般线电压为相电压的倍，

开口三角电压为三相线电压的矢量和。通过设计一种装置，能采集到线电压的电压值，相位角，那么通过数字处理技术，就可以计算并模拟出出该线电压对应的相电压以及开口三角电压。

2.4设计方案

2.4.1硬件设计

根据上面的设计要求，在硬件实现上需要具备以下几个功能：

●三路交流电压、相位采样电路及对应的采集芯片；

●具有数据处理功能的高级单片机处理器；

●能对所需要参数进行显示的显示屏；

●各部分工作单元所需要的电源系统。

在三相交流电压信号采集上，我们采用了AD7656 16位同步采样双极ADC转换器，它具

有6路独立的16位AD模拟输入接口，采样速率250KSPS，可以完全满足设计要求。

主处理器采用STM32F101C6 ARM 32位处理器，具有处理速度快，低功耗，性能稳定等

优点。

显示部分采用集成工控触摸屏TK6070IP，它集显示与人机交互一体，800*480分辩率，

64K真彩色，四线电阻触控，内置128M Flash和64M DRAM 存储器，并具有IP65面板防护等级。

考虑到现场供电要求，输入电源采用AC 220V交流电源，内部通过AC-DC电源模块分别

对各个模块进行供电。

2.4.2软件设计

软件设计分为两块，STM32F101C6 ARM处理器负责采集三相交流电压信号的电压值和相位值，并把采样数据通过串口发送到工控触摸屏TK6070IP，另一部分通过EasyBuilder8000 开

发环境对TK6070IP触摸屏进行编程，包括界面设计和数据处理。

编程好的界面图片如下：

2.4.3外观结构设计

该装置成品采用铝合金外壳加ABS材料构成，机构牢固，不易腐蚀，箱体防护等级不低

于IP34，阻燃达到V0级，箱体内的电气保护主要考虑箱体内部保护以及减少故障发生时对

运行设备的影响，也考虑了故障处理、更换零件等日常维护工作检修人员的方便性和安全性。

2.5 实物图

4 小结

实际使用证明，该装置可实现对V-V型电压互感器的全数据监控，即保留了V-V型电压

互感器抗过电压、过电流能力强的优点，也克服了它原本只能显示线电压，不能显示相电压

和开口三角电压的缺点，是一种集单相星型接法与V-V型接法优点于一身的监测装置。

参考文献：

[1]洪湘媚.35kV电压互感器熔丝熔断现象的分析［J］.工业工程与技术，2013（4）：38-60.

[2]阮伟，刘启胜，徐挺进.保护用电压互感器二次接线方式的探讨［J］.继电器，2004，