非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法及其系統的製作方法
2023-07-02 13:56:26
非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法及其系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及的是一種非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法及其系統，通過在二次迴路中性線內施加變化的磁場，基於法拉第電磁感應定律，判斷中性線內是否有電流產生，只有二次迴路中存在兩點接地時，中性線中才會產生電流，若迴路只有一點接地，不會形成電流；其裝置包括用於向中性線內施加垂直於中性線的變化磁場的信號注入系統、採集中性線電流的信號採集裝置和判斷是否為多地點接線的數據處理及接地判據系統。本發明可方便用於變電站檢查電流互感器二次迴路多點接地的判斷，保證對保護裝置正常運行不產生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次迴路是否發生多點接地。
【專利說明】非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法及其系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非接觸式的變電站電流互感器二次迴路多點接地檢測方法及其系統，屬於電力自動化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電力系統中，二次迴路對保障系統安全穩定運行起到非常重要的作用，系統正常運行方式下，為了保證人身和設備的安全，《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》、《電力作業現場安全規程》規定電流互感器二次迴路的一個電氣連接必須有一個可靠的接地點。同時為了保證繼電保護和安全自動裝置的正確工作，要求電流迴路中只有一個接地點。但是由於變電站電流二次迴路往往連接多個設備，延伸範圍廣，常常由於人為接線錯誤或者二次迴路絕緣老化等原因，一個電氣連接的電流二次迴路中出現多個接地點，多點接地導致母線保護、主變保護、線路保護不正確動作的事故屢屢發生。
[0003]電流互感器二次迴路多點接地有兩種情況:1)中性線多點接地；2)保護裝置兩側多點接地，多點接地方式(如圖1所示)。
[0004]如圖1所示，RU R2、R3分別為保護裝置ABC三相採樣迴路等值電阻。正常情況下，TA 二次迴路接地點有且僅有一個，在CT根部或在保護室內，在圖1中，具有接地點接於保護屏內的接線方式。①、②分別模擬電流迴路中性線多點接地和保護兩側多點接地兩種接地情況。
[0005]對於中性線兩點接地的情況，由於變電站接地網並非實際的等電位面，不同點會出現一定的電位差，電位差將竄入電流互感器二次迴路，尤其當接地網上出現短路電流或雷擊電流時，電纜屏蔽層不同點電位不同，使屏蔽層內流過電流，可能燒壞屏蔽層，且對二次迴路產生幹擾。
[0006]對於保護裝置兩側多點接地點情況，若變電站接地網為等電位網(即接地點之間無電位差)，兩接地點和地網構成的並聯迴路會造成二次迴路電流分流，使得流過保護裝置採樣迴路電流大為減小。若變電站接地網為非等電位網，保護裝置兩側接地點之間存在電位差，則電位差引起的電流流過保護裝置，使保護裝置採樣不正確。
[0007]上述分析可知，電流互感器二次迴路多點接地會對保護裝置或安全自動裝置的採樣產生影響，進而影響保護裝置的動作行為。
[0008]目前變電站現場檢查多點接地的方法主要是拆除原接地點，通過測量迴路對地電阻來確定是否存在多點接地現象。相關文章也提出了其他電流迴路多點接地的檢測方法，如一種利用低壓交流信號注入的方法檢測迴路的多點接地。這種方法簡單有效，能迅速準確地檢測到多點接地現象，但是需要在原迴路中串入低壓信號發生裝置，不適合大規模推廣，尤其是對於已經投運的變電站。因此很有必要研究一種不改變原電流迴路的非接觸式多點接地檢測方法。
【發明內容】
[0009]針對現有技術上存在的不足，本發明目的是提供一種基於法拉第電磁感應定律的非接觸式變電站電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，並構建非接觸式電流迴路多點接地檢測系統，利用該檢測方法能保證對保護裝置正常運行不產生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次迴路是否發生多點接地。
[0010]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
一種非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，基於法拉第電磁感應定律，其方法為:(I)非接觸式信號注入；在電流互感器二次迴路中性線內施加垂直與中性線的變化磁場，使中性線內產生變化的磁通量，實現非接觸式信號注入；
(2)判斷中性線上是否產生電流，若產生電流則為多點接地；反之為一點接地。
[0011 ] 上述步驟(1)中，在所述中性線上安裝信號注入系統，通過信號注入系統使其產生垂直與中性線的變化磁場。
[0012]所述信號注入系統包括可開合的鉗子鐵芯、設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會激發交變的磁通量，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，確認交流電流源信號輸出為零，頻率設置為數值M，0 <M< 50赫茲；然後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，使中性線內產生磁通量。
[0014]上述步驟(2)中，用於判斷中性線上是否產生電流是通過觀察電流採集裝置的電流數值的變化，若電流數值一直為零，進一步增加交流電流源的輸出電流至數值為N，其中，O < N < 5安培，同時增加電流頻率至數值為L，其中，L≤150Hz,若仍未檢測到電流，則判斷二次迴路中不存在多點接地現象；
若隨著電流源輸出電流增加，電流採集裝置檢測到電流增加，則繼續增加交流電流源的輸出電流直到數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流數值大於或等於10mA，此後，利用數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流頻率應為M (反之，則重新檢測)，此時，逐漸減小交流電流源的輸出電流，同時增加電流頻率數值至2M，此時再利用數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流頻率的數值應為2M (反之，則重新檢測)，則確定迴路存在多點接地現象，並通過數據處理及多點接地判據系統發出告警信號。
[0015]作為優選，所述信號採集裝置實採用的是高精度電流鉗表，便於使用，提高採集的精度。
[0016]一種非接觸式的電流互感器二次迴路多點接地檢測系統，其包括:
信號注入系統，設置在變電站電流互感器二次迴路的中性線上，用於向中性線內施加垂直與中性線的變化磁場；
信號採集裝置，設置在變電站電流互感器二次迴路的中性線上，用於採集中性線上是否產生電流；
數據處理及多點接地判據系統，與信號採集裝置相連接，用於接收信號採集裝置送入的採集信息，並根據採集信息進行數據分析和多點接地判別，根據系統中設置的判據邏輯和定值判別是否發生多點接地，並發出告警信號判斷電流互感器二次迴路是否發生多點接地。
[0017]進一步的，所述數據處理及多點接地判據系統根據系統中設置的判據邏輯和定值來判別是否發生多點接地，若為多點接地並發出告警信號。
[0018]根據數據處理及多點接地判據系統中設置的判據邏輯和定值判別，即當交流電流源的輸出電流為5A，同時輸出電流頻率增加至150Hz時，若數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的中性線電流數值仍小於10mA，則判斷未發生多點接地，若在N和M增加過程中，數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的中性線電流數值達到了 10mA，則判斷發生了多點接地，並發出告警信號；數據處理及多點接地判據功能就是電流採集和電流大小判別的功能的控制器，其實現為現有技術。
[0019]所述信號注入系統包括可開合的鉗子鐵芯、設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會激發交變的磁通量，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]作為優先，所述交流電流源採用的是單相繼電保護測試儀。
[0021]本發明非接觸式電流二次迴路多點接地檢測方法和檢測平臺的構建，通過在二次迴路中性線內施加變化的磁場，基於法拉第電磁感應定律，判斷中性線內是否有電流產生，只有二次迴路中存在兩點接地時，中性線中才會產生電流I，若迴路只有一點接地，不會形成電流，可方便用於變電站檢查電流互感器二次迴路多點接地的判斷，保證對保護裝置正常運行不產生影響的前提下，有效地檢測出電流互感器二次迴路是否發生多點接地。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明；
圖1為現有電流互感器多點接地示意圖；
圖2為本發明的中性線多點接地示意圖；
圖3為本發明的保護兩側多點接地示意圖；
圖4為本發明的非接觸式電流二次迴路多點接地檢測系統；
圖5為本發明的非接觸式電流二次迴路多點接地檢測系統的等效電路；
圖6為本發明非接觸式電流二次迴路多點接地檢測流程圖。
[0023]【具體實施方式】
為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0024]參見圖2-圖6，本實施例的非接觸式電流二次迴路多點接地檢測方法，並構建非接觸式電流迴路多點接地檢測系統；其是法拉第電磁感應定律，，在電流互感器二次迴路中性線內施加垂直與中性線的變化磁場，使中性線內產生變化的磁通量，實現非接觸式信號注入；然後判斷中性線上是否產生電流，若產生電流則為多點接地；反之為一點接地。本實施例的具體實施如下:
1.基於電磁感應的非接觸式信號注入方法；
參見圖2和圖3，根據法拉第電磁感應定律，導線迴路中磁通量的變化會在導線迴路中產生感應電動勢，磁通量變化得越快，感應電動勢越大。
[0025]電流互感器TA 二次多點接地的迴路可以視為導線迴路，在迴路中施加變化的磁場，即會產生感應電動勢
【權利要求】
1.一種非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，基於法拉第電磁感應定律，其方法為:(I)非接觸式信號注入；在電流互感器二次迴路中性線內施加垂直於中性線的變化磁場，使中性線內產生變化的磁通量，實現非接觸式信號注入； (2)判斷中性線上是否產生電流，若產生電流則為多點接地；反之為一點接地。
2.根據權利要求1所述的非接觸式變電站電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，其特徵在於，上述步驟(1)中，在所述中性線上安裝信號注入系統，通過信號注入系統使其產生垂直與中性線的變化磁場。
3.根據權利要求2所述的非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，其特徵在於，所述信號注入系統包括可開合的鉗子鐵芯、設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會激發交變的磁通量，所述鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線上，使中性線上施加垂直於中性線變化的磁場。
4.根據權利要求3所述的非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，其特徵在於，上述步驟(1)中，在鉗子鐵芯垂直夾緊在中性線前，確認交流電流源信號輸出為零，頻率設置為數值M，0<M<50赫茲；然後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，使中性線內產生磁通量。
5.根據權利要求4所述的非接觸式變電站電流互感器二次迴路多點接地檢測方法，其特徵在於，上述步驟(2)中，用於判斷中性線上是否產生電流是通過觀察電流採集裝置的電流數值的變化，若電流數值一直為零，進一步增加交流電流源的輸出電流至數值為N，其中，O < N < 5安培，同時增加電流頻率至數值為L，其中，L≤150Hz,若仍未檢測到電流，則判斷二次迴路中不存在多點接地現象； 若隨著電流源輸出電流增加，電流採集裝置檢測到電流增加，則繼續增加交流電流源的輸出電流直到數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流數值大於或等於10mA，此時，利用數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流頻率為M，然後，逐漸減小交流電流源的輸出電流，同時增加電流頻率數值至2M，此時再利用數據處理及多點接地判據系統檢測所測量的電流頻率的數值若為2M，則確定迴路存在多點接地現象，並通過數據處理及多點接地判據系統發出告警信號。
6.一種非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測系統，其包括: 信號注入系統，設置在變電站電流互感器二次迴路的中性線上，用於向中性線內施加垂直與中性線的變化磁場； 信號採集裝置，設置在變電站電流互感器二次迴路的中性線上，用於採集中性線上是否產生電流； 數據處理及多點接地判據系統，與信號採集裝置相連接，用於接收信號採集裝置送入的採集信息，並根據採集信息進行數據分析和多點接地判別，根據判據邏輯和定值判別電流互感器二次迴路是否發生多點接地，若為多點接地，則發出告警信號判斷。
7.根據權利要求6所述的非接觸式的電流互感器二次迴路多點接地檢測系統，其特徵在於，所述信號採集裝置實採用的是高精度電流鉗表。
8.根據權利要求6所述的非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測系統，其特徵在於，所述信號注入系統包括可開合的鉗子鐵芯、設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會激發交變的磁通量，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.根據權利要求6所述的非接觸式電流互感器二次迴路多點接地檢測系統，其特徵在於，所述交流電流源採用的是單`相繼電保護測試儀。
【文檔編號】G01R31/02GK103605041SQ201310565336
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】袁宇波, 張佳敏, 卜強生, 許建剛, 黃浩聲, 李鵬 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院