电缆故障模拟电路及装置的制作方法

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种电缆故障模拟电路及装置。

背景技术：

随着我国电力工业的不断发展，电力电缆线路凭借供电可靠、安全隐蔽、节省走廊、美化环境以及不受外界因素影响、不受恶劣气候侵害等优点，在电力系统中得到了广泛推广和应用，特别是一、二线城市城区线路建设，也多采用电力电缆线路方式实现。近年来，因外力破坏、施工质量、产品质量引发的电缆线路故障时有发生。电力电缆线路作为电力系统的一项重要组成部分，如果故障发现不及时、检修不到位，都将直接影响着整个电力系统的安全、稳定运行，甚至导致火灾、大规模停电等严重事故，给国家和企业带来不可估量的损失。因此，准确识别和快速处理电缆故障是保证电力系统安全、可靠、稳定运行的重要手段，也是输配电线路电缆运行与检修人员的考核重点。

目前国内已经有厂商研发出成熟的电缆故障模拟装置，可以模拟出多种情况的电缆故障，供运行单位开展培训及考核使用。但是一套电缆故障模拟装置价格高达几十万甚至上百万，难以大规模开展推广应用，并且仪器体积、重量也决定其只能定点放置在培训室使用，使得运行班组可以使用这套模拟装置开展培训的机会少之又少，使得运行班组的人员缺少实际操作经验。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电缆故障模拟装置成本高的问题，提供一种电缆故障模拟电路及装置。

提供一种电缆故障模拟电路，包括：第一导线、第二导线、第三导线、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6；所述第一开关s1的第一端通过所述第一导线与所述第四开关s4的第一端连接，所述第四开关s4的第二端用于接地，所述第一开关s1的第二端通过所述第二导线与所述第五开关s5的第一端连接，所述第五开关s5的第二端用于接地，所述第二开关s2的第一端与所述第一开关s1的第二端连接，所述第二开关s2的第二端通过所述第三导线与所述第六开关s6的第一端连接，所述第六开关s6的第二端用于接地，所述第一开关s1的第一端与所述第三开关s3的第一端连接，所述第三开关s3的第二端与所述第二开关s2的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟电路还包括第七开关s7，所述第一开关s1的第一端通过所述第一导线与所述第七开关s7的第一端连接，所述第七开关s7的第二端与所述第四开关s4的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟电路还包括第八开关s8，所述第一开关s1的第二端通过所述第二导线与所述第八开关s8的第一端连接，所述第八开关s8的第二端与所述第五开关s5的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟电路还包括第九开关s9，所述第二开关s2的第二端通过所述第三导线与所述第九开关s9的第一端连接，所述第九开关s9的第二端与所述第六开关s6的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟电路还包括电阻r1，所述电阻r1的第一端分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端连接，所述电阻r1的第二端用于接地。

在其中一个实施例中，提供一种电缆故障模拟装置包括:板体及上述任一实施例中所述的电缆故障模拟电路，所述第一导线、所述第二导线、所述第三导线、所述第一开关s1、所述第二开关s2、所述第三开关s3、所述第四开关s4、所述第五开关s5及所述第六开关s6均设置于所述板体上。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟装置还包括第一金属触点，所述第一金属触点设置于所述板体上，所述第一金属触点与所述第一导线电性连接，所述第一金属触点还与所述第一开关s1的第一端电性连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟装置还包括第二金属触点，所述第二金属触点设置于所述板体上，所述第二金属触点与所述第二导线电性连接，所述第二金属触点还与所述第二开关s2的第一端电性连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟装置还包括第三金属触点，所述第三金属触点设置于所述板体上，所述第三金属触点与所述第三导线电性连接，所述第三金属触点还与所述第二开关s2的第二端电性连接。

在其中一个实施例中，所述的电缆故障模拟装置还包括第四金属触点，所述第四金属触点设置于所述板体上，所述第四金属触点分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端电性连接，所述第四金属触点还用于接地。

上述电缆故障模拟电路，通过设置第一导线、第二导线及第三导线组成三相电缆，第一开关s1、第二开关s2及第三开关s3形成相间短路模拟开关，第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6形成接地短路模拟开关，当需要模拟相间短路故障时，将相间短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线之间的电阻值，以获取相间短路故障的情况，当需要模拟接地短路故障时，将接地短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线与地线的阻值，以获取接地短路故障情况，该电缆故障模拟电路只需要导线及若干开关组成，制造成本低，利于推广，可用于班组成员对电缆故障的培训及考核。

附图说明

图1为一个实施例中电缆故障模拟电路的电路原理图；

图2为一个实施例中电缆故障模拟电路的电路原理图；

图3为另一个实施例中电缆故障模拟电路的电路原理图；

图4为又一个实施例中电缆故障模拟电路的电路原理图；

图5为一个实施例中电缆故障模拟装置的电路原理图；

图6为另一实施例中电缆故障模拟装置的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

例如，提供一种电缆故障模拟电路，包括：第一导线、第二导线、第三导线、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6；所述第一开关s1的第一端通过所述第一导线与所述第四开关s4的第一端连接，所述第四开关s4的第二端用于接地，所述第一开关s1的第二端通过所述第二导线与所述第五开关s5的第一端连接，所述第五开关s5的第二端用于接地，所述第二开关s2的第一端与所述第一开关s1的第二端连接，所述第二开关s2的第二端通过所述第三导线与所述第六开关s6的第一端连接，所述第六开关s6的第二端用于接地，所述第一开关s1的第一端与所述第三开关s3的第一端连接，所述第三开关s3的第二端与所述第二开关s2的第二端连接。

上述电缆故障模拟电路，通过设置第一导线、第二导线及第三导线组成三相电缆，第一开关s1、第二开关s2及第三开关s3形成相间短路模拟开关，第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6形成接地短路模拟开关，当需要模拟相间短路故障时，将相间短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线之间的电阻值，以获取相间短路故障的情况，当需要模拟接地短路故障时，将接地短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线与地线的阻值，以获取接地短路故障情况，该电缆故障模拟电路只需要导线及若干开关组成，制造成本低，利于推广，可用于班组成员对电缆故障的培训及考核。

在其中一个实施例中，请参阅图1，一种电缆故障模拟电路10，包括：第一导线100、第二导线200、第三导线300、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6；所述第一开关s1的第一端通过所述第一导线100与所述第四开关s4的第一端连接，所述第四开关s4的第二端用于接地，所述第一开关s1的第二端通过所述第二导线200与所述第五开关s5的第一端连接，所述第五开关s5的第二端用于接地，所述第二开关s2的第一端与所述第一开关s1的第二端连接，所述第二开关s2的第二端通过所述第三导线300与所述第六开关s6的第一端连接，所述第六开关s6的第二端用于接地，所述第一开关s1的第一端与所述第三开关s3的第一端连接，所述第三开关s3的第二端与所述第二开关s2的第二端连接。

具体的，通过设置第一导线、第二导线及第三导线模拟a、b、c三相电缆线，第一导线相当于a相电缆线，第二导线相当于b相电缆线，第三导线相当于c相电缆线，通过在第一导线、第二导线及第三导线两两之间设置开关，即设置第一开关s1、第二开关s2和第三开关s3组成相间短路模拟开关，以模拟相间短路故障，通过设置第四开关、第五开关及第六开关组成接地短路模拟开关，以模拟接地短路故障。值得一提的，电缆正常运行情况下，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6均处于断开状态，在班组成员进行电缆故障培训的过程中，通过将相间短路模拟开关闭合，以模拟相间短路故障，班组成员通过表笔测量第一导线、第二导线及第三导线两两之间的阻值，当测量的阻值无穷大时，则说明该两条导线不存在相间短路故障，当测量的阻值为零时，则说明该两导线存在相间故障，在一个实施例中，所述表笔为万用表的表笔，在一个实施例中，所述表笔为绝缘电阻表的表笔。

例如，将第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6断开，第一开关s1闭合，以模拟ab相短路故障，通过让班组成员用表笔测量第一导线及第二导线之间的阻值，以让班组成员得知ab相线短路故障时的判断依据，实现相间短路故障知识的培训，模拟ac相短路故障及bc相短路故障同理。应当理解的，本实施例中，通过闭合接地短路模拟开关，模拟的是电缆低阻接地短路故障，例如，将第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第五开关s5及第六开关s6断开，第四开关s4导通，以模拟a相电缆接地短路故障，本实施例中，所述接地短路故障是指低阻接地短路故障，通过让班组成员用表笔测量第一导线与地之间的阻值，以让班组成员得知a相电缆接地短路故障的判断依据，实现接地短路故障知识的培训，模拟b、c相接地短路故障同理。

值得一提的，对班组成员进行考核时，考核导师可以预先将开关导通或断开状态，进行故障模拟后，用暗盒盖住开关，让班组成员利用表笔测量相间电阻的阻值及接地电阻的阻值等数据，判断所模拟的电缆故障类型，并与暗盒中的模拟结果进行比对，以达到考核的作用。

上述电缆故障模拟电路，通过设置第一导线、第二导线及第三导线组成三相电缆，第一开关s1、第二开关s2及第三开关s3形成相间短路模拟开关，第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6形成接地短路模拟开关，当需要模拟相间短路故障时，将相间短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线之间的电阻值，以获取相间短路故障的情况，当需要模拟接地短路故障时，将接地短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线与地线的阻值，以获取接地短路故障情况，该电缆故障模拟电路只需要导线及若干开关组成，制造成本低，利于推广，可用于班组成员对于电缆故障的培训及考核。

为了能够模拟a相线断线故障，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述电缆故障模拟电路10还包括第七开关s7，所述第一开关s1的第一端通过所述第一导线100与所述第七开关s7的第一端连接，所述第七开关s7的第二端与所述第四开关s4的第一端连接。通过在第一开关s1的第一端与第四开关s4的第一端之间设置第七开关，第一导线设置于所述第一开关s1的第一端及第七开关s7的第一端之间，第七开关s7形成断线模拟开关，通过将第七开关s7断开，以模拟a相线断线故障，用户通过表笔测量第七开关的第二端及第一开关的第一端的阻值，从而判断第一导线是否出现断线故障，需说明的，当第七开关断开时，即断线故障时，第七开关的第二端到第一开关的第一端的阻值无穷大，当第七开关闭合时，即未发生断线故障时，第七开关的第二端到第一开关的第一端的阻值为零。

为了能够模拟b相线断线故障，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述电缆故障模拟电路10还包括第八开关s8，所述第一开关s1的第二端通过所述第二导线200与所述第八开关s8的第一端连接，所述第八开关s8的第二端与所述第五开关s5的第一端连接。通过在第一开关s1的第二端与第五开关s5的第一端之间设置第八开关s8，第二导线设置于所述第一开关s1的第二端及第八开关s8的第一端之间，第八开关s8形成断线模拟开关，通过将第八开关s8断开，以模拟b相线断线故障，用户通过表笔测量第八开关的第二端及第一开关的第二端的阻值，从而判断第二导线是否出现断线故障，需说明的，当第八开关断开时，即断线故障时，第八开关的第二端到第一开关的第二端的阻值无穷大，当第八开关闭合时，即未发生断线故障时，第八开关的第二端到第一开关的第二端的阻值为零。

为了能够模拟c相线断线故障，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述电缆故障模拟电路10还包括第九开关s9，所述第二开关s2的第二端通过所述第三导线300与所述第九开关s9的第一端连接，所述第九开关s9的第二端与所述第六开关s6的第一端连接。通过在第二开关s2的第二端与第六开关s6的第一端之间设置第九开关s9，第三导线设置于所述第二开关s2的第二端及第九开关s9的第一端之间，第九开关s9形成断线模拟开关，通过将第九开关s9断开，以模拟c相线断线故障，用户通过表笔测量第九开关的第二端及第二开关的第二端的阻值，从而判断第三导线是否出现断线故障，需说明的，当第九开关断开时，即断线故障时，第九开关的第二端到第二开关的第二端的阻值无穷大，当第九开关闭合时，即未发生断线故障时，第九开关的第二端到第二开关的第二端的阻值为零。可以理解的，第七开关s7、第八开关s8及第九开关s9形成断线故障模拟开关，通过断开断线故障模拟开关以进行模拟线路断线故障，以对班组成员进行电缆断线故障的培训或者考核。

为了能够模拟电缆高阻接地故障，在其中一个实施例中，请参阅图3，所述电缆故障模拟电路10还包括电阻r1，所述电阻r1的第一端分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端连接，所述电阻r1的第二端用于接地。具体的，电缆高阻接地故障也称为高阻抗接地故障，电缆高阻抗接地故障是指电缆线芯发生接地故障，且其接地电阻大于电缆的特性阻抗，通过设置电阻r1，通过将第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6闭合，以模拟电缆高阻接地故障，通过测量导线与电阻r1之间的阻值，即可以判断对应相线是否出现高阻接地故障，例如，当第四开关s4闭合，测量第一导线与电阻r1第二端的电阻值，当测量的电阻值接近电阻r1的阻值时，则说明出现电缆高阻接地短路故障，当测量的电阻值无穷大时，则说明该相线没出现电缆高阻接地短路故障。在一个实施例中，所述电阻r1的阻值为50kω～200kω。在一个实施例种，所述测量的电阻值接近电阻r1的阻值即测量的阻值在电阻r1的阻值正负10％范围内。

在其中一个实施例中，请参阅图4，所述电缆故障检测电路10还包括选择开关s10及电阻r1，所述选择开关s10的公共端分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端连接，所述选择开关s10的第一触点用于接地，所述选择开关s10的第二触点与所述电阻r1的第一端连接，所述电阻r1的第二端用于接地。具体的，所述选择开关具有公共端、第一触点及第二触点，用户可以根据需求控制选择开关的公共端与第一触点导通，或者控制选择开关的公共端与第二触点导通，如此，即可以根据需求模拟电缆高阻接地短路故障及电缆低阻接地短路故障。

在其中一个实施例中，请参阅图5，提供一种电缆故障模拟装置20，包括:板体400及上述任一实施例中所述的电缆故障模拟电路，所述第一导线100、所述第二导线200、所述第三导线300、所述第一开关s1、所述第二开关s2、所述第三开关s3、所述第四开关s4、所述第五开关s5及所述第六开关s6均设置于所述板体400上。所述板体400为绝缘板体。

上述电缆故障模拟装置，通过设置第一导线、第二导线及第三导线组成三相电缆，第一开关s1、第二开关s2及第三开关s3形成相间短路模拟开关，第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6形成接地短路模拟开关，当需要模拟相间短路故障时，将相间短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线之间的电阻值，以获取相间短路故障的情况，当需要模拟接地短路故障时，将接地短路模拟开关闭合，通过让运行班组的人员用表笔测量导线与地线的阻值，以获取接地短路故障情况，该电缆故障模拟装置只需要导线及若干开关组成，制造成本低，利于推广，可用于班组成员对电缆故障的培训及考核。

为了便于用户测量第一导线的状态，在其中一个实施例中，请参阅图6，所述电缆故障模拟装置20还包括第一金属触点510，所述第一金属触点510设置于所述板体400上，所述第一金属触点510与所述第一导线电性100连接，所述第一金属触点510还与所述第一开关s1的第一端电性连接。在一个实施例中，所述第一金属触点与所述板体螺接，在一个实施例中，所述第一金属触点为实验室的接线柱，通过设置第一金属触点，第一金属触点与第一导线电性连接，第一金属触点还与第一开关s1的第一端电性连接，即第一金属触点为第一导线的测量点，用户需要测量第一导线时，只需将表笔触碰到第一金属触点即可，从而便于用户测量第一导线的状态。

为了便于用户测量第二导线的状态，在其中一个实施例中，请参阅图6，所述电缆故障模拟装置20还包括第二金属触点520，所述第二金属触点520设置于所述板体400上，所述第二金属触点520与所述第二导线200电性连接，所述第二金属触点520还与所述第二开关s2的第一端电性连接。在一个实施例中，所述第二金属触点与所述板体螺接，在一个实施例中，所述第二金属触点为实验室的接线柱，通过设置第二金属触点，第二金属触点与第二导线电性连接，第二金属触点还与第一开关s1的第二端电性连接，即第二金属触点为第二导线的测量点，用户需要测量第二导线时，只需将表笔触碰到第二金属触点即可，从而便于用户测量第二导线的状态。

为了便于用户测量第三导线的状态，在其中一个实施例中，请参阅图6，所述电缆故障模拟装置20还包括第三金属触点530，所述第三金属触点530设置于所述板体400上，所述第三金属触点530与所述第三导线电性连接，所述第三金属触点530还与所述第二开关s2的第二端电性连接。在一个实施例中，所述第三金属触点与所述板体螺接，在一个实施例中，所述第三金属触点为实验室的接线柱，通过设置第三金属触点，第三金属触点与第三导线电性连接，第三金属触点还与第二开关s2的第二端电性连接，即第三金属触点为第三导线的测量点，用户需要测量第三导线时，只需将表笔触碰到第三金属触点即可，从而便于用户测量第三导线的状态。

为了便于用户测量电缆的状态，在其中一个实施例中，请参阅图6，所述电缆故障模拟装置20还包括第四金属触点540，所述第四金属触点540设置于所述板体400上，所述第四金属触点540分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端电性连接，所述第四金属触点400还用于接地。在一个实施例中，所述第四金属触点与所述板体螺接，在一个实施例中，所述第四金属触点为实验室的接线柱，通过设置第四金属触点，第四金属触点分别与所述第四开关s4的第二端、所述第五开关s5的第二端及所述第六开关s6的第二端电性连接，即第四金属触点为接地线的测量点，用户需要将表笔连接地线时，只需将表笔触碰到第四金属触点即可，从而便于用户测量线缆的状态。

在其中一个实施例中，所述电缆故障模拟电路还包括多个暗盒，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5及第六开关s6上分别设置一所述暗盒，通过设置多个暗盒，需要对班组人员进行电缆故障判断考核时，预先将故障类型设置好，然后用暗盒盖住各个开关，让班组成员利用表笔测量相间电阻的阻值及接地电阻的阻值等数据，判断所模拟的电缆故障类型，并与暗盒中的模拟结果进行比对，已达到考核的作用。

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。

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。