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非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是一種非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法及其系統(tǒng)，通過在二次回路中性線內(nèi)施加變化的磁場，基于法拉第電磁感應(yīng)定律，判斷中性線內(nèi)是否有電流產(chǎn)生，只有二次回路中存在兩點(diǎn)接地時(shí)，中性線中才會(huì)產(chǎn)生電流，若回路只有一點(diǎn)接地，不會(huì)形成電流；其裝置包括用于向中性線內(nèi)施加垂直于中性線的變化磁場的信號(hào)注入系統(tǒng)、采集中性線電流的信號(hào)采集裝置和判斷是否為多地點(diǎn)接線的數(shù)據(jù)處理及接地判據(jù)系統(tǒng)。本發(fā)明可方便用于變電站檢查電流互感器二次回路多點(diǎn)接地的判斷，保證對保護(hù)裝置正常運(yùn)行不產(chǎn)生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次回路是否發(fā)生多點(diǎn)接地。
【專利說明】非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非接觸式的變電站電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法及其系統(tǒng)，屬于電力自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，二次回路對保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到非常重要的作用，系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，為了保證人身和設(shè)備的安全，《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》、《電力作業(yè)現(xiàn)場安全規(guī)程》規(guī)定電流互感器二次回路的一個(gè)電氣連接必須有一個(gè)可靠的接地點(diǎn)。同時(shí)為了保證繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的正確工作，要求電流回路中只有一個(gè)接地點(diǎn)。但是由于變電站電流二次回路往往連接多個(gè)設(shè)備，延伸范圍廣，常常由于人為接線錯(cuò)誤或者二次回路絕緣老化等原因，一個(gè)電氣連接的電流二次回路中出現(xiàn)多個(gè)接地點(diǎn)，多點(diǎn)接地導(dǎo)致母線保護(hù)、主變保護(hù)、線路保護(hù)不正確動(dòng)作的事故屢屢發(fā)生。
[0003]電流互感器二次回路多點(diǎn)接地有兩種情況:1)中性線多點(diǎn)接地；2)保護(hù)裝置兩側(cè)多點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地方式(如圖1所示)。
[0004]如圖1所示，RU R2、R3分別為保護(hù)裝置ABC三相采樣回路等值電阻。正常情況下，TA 二次回路接地點(diǎn)有且僅有一個(gè)，在CT根部或在保護(hù)室內(nèi)，在圖1中，具有接地點(diǎn)接于保護(hù)屏內(nèi)的接線方式。①、②分別模擬電流回路中性線多點(diǎn)接地和保護(hù)兩側(cè)多點(diǎn)接地兩種接地情況。
[0005]對于中性線兩點(diǎn)接地的情況，由于變電站接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，不同點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一定的電位差，電位差將竄入電流互感器二次回路，尤其當(dāng)接地網(wǎng)上出現(xiàn)短路電流或雷擊電流時(shí)，電纜屏蔽層不同點(diǎn)電位不同，使屏蔽層內(nèi)流過電流，可能燒壞屏蔽層，且對二次回路產(chǎn)生干擾。
[0006]對于保護(hù)裝置兩側(cè)多點(diǎn)接地點(diǎn)情況，若變電站接地網(wǎng)為等電位網(wǎng)(即接地點(diǎn)之間無電位差)，兩接地點(diǎn)和地網(wǎng)構(gòu)成的并聯(lián)回路會(huì)造成二次回路電流分流，使得流過保護(hù)裝置采樣回路電流大為減小。若變電站接地網(wǎng)為非等電位網(wǎng)，保護(hù)裝置兩側(cè)接地點(diǎn)之間存在電位差，則電位差引起的電流流過保護(hù)裝置，使保護(hù)裝置采樣不正確。
[0007]上述分析可知，電流互感器二次回路多點(diǎn)接地會(huì)對保護(hù)裝置或安全自動(dòng)裝置的采樣產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響保護(hù)裝置的動(dòng)作行為。
[0008]目前變電站現(xiàn)場檢查多點(diǎn)接地的方法主要是拆除原接地點(diǎn)，通過測量回路對地電阻來確定是否存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象。相關(guān)文章也提出了其他電流回路多點(diǎn)接地的檢測方法，如一種利用低壓交流信號(hào)注入的方法檢測回路的多點(diǎn)接地。這種方法簡單有效，能迅速準(zhǔn)確地檢測到多點(diǎn)接地現(xiàn)象，但是需要在原回路中串入低壓信號(hào)發(fā)生裝置，不適合大規(guī)模推廣，尤其是對于已經(jīng)投運(yùn)的變電站。因此很有必要研究一種不改變原電流回路的非接觸式多點(diǎn)接地檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于法拉第電磁感應(yīng)定律的非接觸式變電站電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，并構(gòu)建非接觸式電流回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，利用該檢測方法能保證對保護(hù)裝置正常運(yùn)行不產(chǎn)生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次回路是否發(fā)生多點(diǎn)接地。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，基于法拉第電磁感應(yīng)定律，其方法為:(I)非接觸式信號(hào)注入；在電流互感器二次回路中性線內(nèi)施加垂直與中性線的變化磁場，使中性線內(nèi)產(chǎn)生變化的磁通量，實(shí)現(xiàn)非接觸式信號(hào)注入；
(2)判斷中性線上是否產(chǎn)生電流，若產(chǎn)生電流則為多點(diǎn)接地；反之為一點(diǎn)接地。
[0011 ] 上述步驟(1)中，在所述中性線上安裝信號(hào)注入系統(tǒng)，通過信號(hào)注入系統(tǒng)使其產(chǎn)生垂直與中性線的變化磁場。
[0012]所述信號(hào)注入系統(tǒng)包括可開合的鉗子鐵芯、設(shè)置在鉗子鐵芯上的線圈和連接線圈的交流電流源，線圈連接交流電流源，通過線圈的交變電流在鐵芯內(nèi)會(huì)激發(fā)交變的磁通量，所述鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，使中性線上施加垂直與中性線變化的磁場。
[0013]上述步驟(1)中，在鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線前，確認(rèn)交流電流源信號(hào)輸出為零，頻率設(shè)置為數(shù)值M，0 <M< 50赫茲；然后將鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，逐漸增加交流電流源輸出電流，使中性線內(nèi)產(chǎn)生磁通量。
[0014]上述步驟(2)中，用于判斷中性線上是否產(chǎn)生電流是通過觀察電流采集裝置的電流數(shù)值的變化，若電流數(shù)值一直為零，進(jìn)一步增加交流電流源的輸出電流至數(shù)值為N，其中，O < N < 5安培，同時(shí)增加電流頻率至數(shù)值為L，其中，L≤150Hz,若仍未檢測到電流，則判斷二次回路中不存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象；
若隨著電流源輸出電流增加，電流采集裝置檢測到電流增加，則繼續(xù)增加交流電流源的輸出電流直到數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流數(shù)值大于或等于10mA，此后，利用數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流頻率應(yīng)為M (反之，則重新檢測)，此時(shí)，逐漸減小交流電流源的輸出電流，同時(shí)增加電流頻率數(shù)值至2M，此時(shí)再利用數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流頻率的數(shù)值應(yīng)為2M (反之，則重新檢測)，則確定回路存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象，并通過數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)。
[0015]作為優(yōu)選，所述信號(hào)采集裝置實(shí)采用的是高精度電流鉗表，便于使用，提高采集的精度。
[0016]一種非接觸式的電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，其包括:
信號(hào)注入系統(tǒng)，設(shè)置在變電站電流互感器二次回路的中性線上，用于向中性線內(nèi)施加垂直與中性線的變化磁場；
信號(hào)采集裝置，設(shè)置在變電站電流互感器二次回路的中性線上，用于采集中性線上是否產(chǎn)生電流；
數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)，與信號(hào)采集裝置相連接，用于接收信號(hào)采集裝置送入的采集信息，并根據(jù)采集信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和多點(diǎn)接地判別，根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)置的判據(jù)邏輯和定值判別是否發(fā)生多點(diǎn)接地，并發(fā)出告警信號(hào)判斷電流互感器二次回路是否發(fā)生多點(diǎn)接地。
[0017]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)置的判據(jù)邏輯和定值來判別是否發(fā)生多點(diǎn)接地，若為多點(diǎn)接地并發(fā)出告警信號(hào)。
[0018]根據(jù)數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)中設(shè)置的判據(jù)邏輯和定值判別，即當(dāng)交流電流源的輸出電流為5A，同時(shí)輸出電流頻率增加至150Hz時(shí)，若數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的中性線電流數(shù)值仍小于10mA，則判斷未發(fā)生多點(diǎn)接地，若在N和M增加過程中，數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的中性線電流數(shù)值達(dá)到了 10mA，則判斷發(fā)生了多點(diǎn)接地，并發(fā)出告警信號(hào)；數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)功能就是電流采集和電流大小判別的功能的控制器，其實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0019]所述信號(hào)注入系統(tǒng)包括可開合的鉗子鐵芯、設(shè)置在鉗子鐵芯上的線圈和連接線圈的交流電流源，線圈連接交流電流源，通過線圈的交變電流在鐵芯內(nèi)會(huì)激發(fā)交變的磁通量，所述鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，使中性線上施加垂直與中性線變化的磁場。
[0020]作為優(yōu)先，所述交流電流源采用的是單相繼電保護(hù)測試儀。
[0021]本發(fā)明非接觸式電流二次回路多點(diǎn)接地檢測方法和檢測平臺(tái)的構(gòu)建，通過在二次回路中性線內(nèi)施加變化的磁場，基于法拉第電磁感應(yīng)定律，判斷中性線內(nèi)是否有電流產(chǎn)生，只有二次回路中存在兩點(diǎn)接地時(shí)，中性線中才會(huì)產(chǎn)生電流I，若回路只有一點(diǎn)接地，不會(huì)形成電流，可方便用于變電站檢查電流互感器二次回路多點(diǎn)接地的判斷，保證對保護(hù)裝置正常運(yùn)行不產(chǎn)生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次回路是否發(fā)生多點(diǎn)接地。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
圖1為現(xiàn)有電流互感器多點(diǎn)接地示意圖；
圖2為本發(fā)明的中性線多點(diǎn)接地示意圖；
圖3為本發(fā)明的保護(hù)兩側(cè)多點(diǎn)接地示意圖；
圖4為本發(fā)明的非接觸式電流二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)；
圖5為本發(fā)明的非接觸式電流二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)的等效電路；
圖6為本發(fā)明非接觸式電流二次回路多點(diǎn)接地檢測流程圖。
[0023]【具體實(shí)施方式】
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024]參見圖2-圖6，本實(shí)施例的非接觸式電流二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，并構(gòu)建非接觸式電流回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)；其是法拉第電磁感應(yīng)定律，，在電流互感器二次回路中性線內(nèi)施加垂直與中性線的變化磁場，使中性線內(nèi)產(chǎn)生變化的磁通量，實(shí)現(xiàn)非接觸式信號(hào)注入；然后判斷中性線上是否產(chǎn)生電流，若產(chǎn)生電流則為多點(diǎn)接地；反之為一點(diǎn)接地。本實(shí)施例的具體實(shí)施如下:
1.基于電磁感應(yīng)的非接觸式信號(hào)注入方法；
參見圖2和圖3，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)線回路中磁通量的變化會(huì)在導(dǎo)線回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，磁通量變化得越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。
[0025]電流互感器TA 二次多點(diǎn)接地的回路可以視為導(dǎo)線回路，在回路中施加變化的磁場，即會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，基于法拉第電磁感應(yīng)定律，其方法為:(I)非接觸式信號(hào)注入；在電流互感器二次回路中性線內(nèi)施加垂直于中性線的變化磁場，使中性線內(nèi)產(chǎn)生變化的磁通量，實(shí)現(xiàn)非接觸式信號(hào)注入； (2)判斷中性線上是否產(chǎn)生電流，若產(chǎn)生電流則為多點(diǎn)接地；反之為一點(diǎn)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式變電站電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，其特征在于，上述步驟(1)中，在所述中性線上安裝信號(hào)注入系統(tǒng)，通過信號(hào)注入系統(tǒng)使其產(chǎn)生垂直與中性線的變化磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，其特征在于，所述信號(hào)注入系統(tǒng)包括可開合的鉗子鐵芯、設(shè)置在鉗子鐵芯上的線圈和連接線圈的交流電流源，線圈連接交流電流源，通過線圈的交變電流在鐵芯內(nèi)會(huì)激發(fā)交變的磁通量，所述鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，使中性線上施加垂直于中性線變化的磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，其特征在于，上述步驟(1)中，在鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線前，確認(rèn)交流電流源信號(hào)輸出為零，頻率設(shè)置為數(shù)值M，0<M<50赫茲；然后將鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，逐漸增加交流電流源輸出電流，使中性線內(nèi)產(chǎn)生磁通量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸式變電站電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測方法，其特征在于，上述步驟(2)中，用于判斷中性線上是否產(chǎn)生電流是通過觀察電流采集裝置的電流數(shù)值的變化，若電流數(shù)值一直為零，進(jìn)一步增加交流電流源的輸出電流至數(shù)值為N，其中，O < N < 5安培，同時(shí)增加電流頻率至數(shù)值為L，其中，L≤150Hz,若仍未檢測到電流，則判斷二次回路中不存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象； 若隨著電流源輸出電流增加，電流采集裝置檢測到電流增加，則繼續(xù)增加交流電流源的輸出電流直到數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流數(shù)值大于或等于10mA，此時(shí)，利用數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流頻率為M，然后，逐漸減小交流電流源的輸出電流，同時(shí)增加電流頻率數(shù)值至2M，此時(shí)再利用數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)檢測所測量的電流頻率的數(shù)值若為2M，則確定回路存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象，并通過數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)。
6.一種非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，其包括: 信號(hào)注入系統(tǒng)，設(shè)置在變電站電流互感器二次回路的中性線上，用于向中性線內(nèi)施加垂直與中性線的變化磁場； 信號(hào)采集裝置，設(shè)置在變電站電流互感器二次回路的中性線上，用于采集中性線上是否產(chǎn)生電流； 數(shù)據(jù)處理及多點(diǎn)接地判據(jù)系統(tǒng)，與信號(hào)采集裝置相連接，用于接收信號(hào)采集裝置送入的采集信息，并根據(jù)采集信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和多點(diǎn)接地判別，根據(jù)判據(jù)邏輯和定值判別電流互感器二次回路是否發(fā)生多點(diǎn)接地，若為多點(diǎn)接地，則發(fā)出告警信號(hào)判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式的電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集裝置實(shí)采用的是高精度電流鉗表。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)注入系統(tǒng)包括可開合的鉗子鐵芯、設(shè)置在鉗子鐵芯上的線圈和連接線圈的交流電流源，線圈連接交流電流源，通過線圈的交變電流在鐵芯內(nèi)會(huì)激發(fā)交變的磁通量，所述鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，使中性線上施加垂直與中性線變化的磁場。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式電流互感器二次回路多點(diǎn)接地檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電流源采用的是單`相繼電保護(hù)測試儀。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103605041SQ201310565336
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】袁宇波, 張佳敏, 卜強(qiáng)生, 許建剛, 黃浩聲, 李鵬 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院