非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法及其系统，通过在二次回路中性线内施加变化的磁场，基于法拉第电磁感应定律，判断中性线内是否有电流产生，只有二次回路中存在两点接地时，中性线中才会产生电流，若回路只有一点接地，不会形成电流；其装置包括用于向中性线内施加垂直于中性线的变化磁场的信号注入系统、采集中性线电流的信号采集装置和判断是否为多地点接线的数据处理及接地判据系统。本发明可方便用于变电站检查电流互感器二次回路多点接地的判断，保证对保护装置正常运行不产生影响的前提下，有效地检测出电流互感器二次回路是否发生多点接地。
【专利说明】非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种非接触式的变电站电流互感器二次回路多点接地检测方法及其系统，属于电力自动化【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，二次回路对保障系统安全稳定运行起到非常重要的作用，系统正常运行方式下，为了保证人身和设备的安全，《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》、《电力作业现场安全规程》规定电流互感器二次回路的一个电气连接必须有一个可靠的接地点。同时为了保证继电保护和安全自动装置的正确工作，要求电流回路中只有一个接地点。但是由于变电站电流二次回路往往连接多个设备，延伸范围广，常常由于人为接线错误或者二次回路绝缘老化等原因，一个电气连接的电流二次回路中出现多个接地点，多点接地导致母线保护、主变保护、线路保护不正确动作的事故屡屡发生。
[0003]电流互感器二次回路多点接地有两种情况:1)中性线多点接地；2)保护装置两侧多点接地，多点接地方式(如图1所示)。
[0004]如图1所示，RU R2、R3分别为保护装置ABC三相采样回路等值电阻。正常情况下，TA 二次回路接地点有且仅有一个，在CT根部或在保护室内，在图1中，具有接地点接于保护屏内的接线方式。①、②分别模拟电流回路中性线多点接地和保护两侧多点接地两种接地情况。
[0005]对于中性线两点接地的情况，由于变电站接地网并非实际的等电位面，不同点会出现一定的电位差，电位差将窜入电流互感器二次回路，尤其当接地网上出现短路电流或雷击电流时，电缆屏蔽层不同点电位不同，使屏蔽层内流过电流，可能烧坏屏蔽层，且对二次回路产生干扰。
[0006]对于保护装置两侧多点接地点情况，若变电站接地网为等电位网(即接地点之间无电位差)，两接地点和地网构成的并联回路会造成二次回路电流分流，使得流过保护装置采样回路电流大为减小。若变电站接地网为非等电位网，保护装置两侧接地点之间存在电位差，则电位差引起的电流流过保护装置，使保护装置采样不正确。
[0007]上述分析可知，电流互感器二次回路多点接地会对保护装置或安全自动装置的采样产生影响，进而影响保护装置的动作行为。
[0008]目前变电站现场检查多点接地的方法主要是拆除原接地点，通过测量回路对地电阻来确定是否存在多点接地现象。相关文章也提出了其他电流回路多点接地的检测方法，如一种利用低压交流信号注入的方法检测回路的多点接地。这种方法简单有效，能迅速准确地检测到多点接地现象，但是需要在原回路中串入低压信号发生装置，不适合大规模推广，尤其是对于已经投运的变电站。因此很有必要研究一种不改变原电流回路的非接触式多点接地检测方法。

【发明内容】
[0009]针对现有技术上存在的不足，本发明目的是提供一种基于法拉第电磁感应定律的非接触式变电站电流互感器二次回路多点接地检测方法，并构建非接触式电流回路多点接地检测系统，利用该检测方法能保证对保护装置正常运行不产生影响的前提下，有效地检测出电流互感器二次回路是否发生多点接地。
[0010]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
一种非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法，基于法拉第电磁感应定律，其方法为:(I)非接触式信号注入；在电流互感器二次回路中性线内施加垂直与中性线的变化磁场，使中性线内产生变化的磁通量，实现非接触式信号注入；
(2)判断中性线上是否产生电流，若产生电流则为多点接地；反之为一点接地。
[0011 ] 上述步骤(1)中，在所述中性线上安装信号注入系统，通过信号注入系统使其产生垂直与中性线的变化磁场。
[0012]所述信号注入系统包括可开合的钳子铁芯、设置在钳子铁芯上的线圈和连接线圈的交流电流源，线圈连接交流电流源，通过线圈的交变电流在铁芯内会激发交变的磁通量，所述钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，使中性线上施加垂直与中性线变化的磁场。
[0013]上述步骤(1)中，在钳子铁芯垂直夹紧在中性线前，确认交流电流源信号输出为零，频率设置为数值M，0 <M< 50赫兹；然后将钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，逐渐增加交流电流源输出电流，使中性线内产生磁通量。
[0014]上述步骤(2)中，用于判断中性线上是否产生电流是通过观察电流采集装置的电流数值的变化，若电流数值一直为零，进一步增加交流电流源的输出电流至数值为N，其中，O < N < 5安培，同时增加电流频率至数值为L，其中，L≤150Hz,若仍未检测到电流，则判断二次回路中不存在多点接地现象；
若随着电流源输出电流增加，电流采集装置检测到电流增加，则继续增加交流电流源的输出电流直到数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流数值大于或等于10mA，此后，利用数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流频率应为M (反之，则重新检测)，此时，逐渐减小交流电流源的输出电流，同时增加电流频率数值至2M，此时再利用数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流频率的数值应为2M (反之，则重新检测)，则确定回路存在多点接地现象，并通过数据处理及多点接地判据系统发出告警信号。
[0015]作为优选，所述信号采集装置实采用的是高精度电流钳表，便于使用，提高采集的精度。
[0016]一种非接触式的电流互感器二次回路多点接地检测系统，其包括:
信号注入系统，设置在变电站电流互感器二次回路的中性线上，用于向中性线内施加垂直与中性线的变化磁场；
信号采集装置，设置在变电站电流互感器二次回路的中性线上，用于采集中性线上是否产生电流；
数据处理及多点接地判据系统，与信号采集装置相连接，用于接收信号采集装置送入的采集信息，并根据采集信息进行数据分析和多点接地判别，根据系统中设置的判据逻辑和定值判别是否发生多点接地，并发出告警信号判断电流互感器二次回路是否发生多点接地。
[0017]进一步的，所述数据处理及多点接地判据系统根据系统中设置的判据逻辑和定值来判别是否发生多点接地，若为多点接地并发出告警信号。
[0018]根据数据处理及多点接地判据系统中设置的判据逻辑和定值判别，即当交流电流源的输出电流为5A，同时输出电流频率增加至150Hz时，若数据处理及多点接地判据系统检测所测量的中性线电流数值仍小于10mA，则判断未发生多点接地，若在N和M增加过程中，数据处理及多点接地判据系统检测所测量的中性线电流数值达到了 10mA，则判断发生了多点接地，并发出告警信号；数据处理及多点接地判据功能就是电流采集和电流大小判别的功能的控制器，其实现为现有技术。
[0019]所述信号注入系统包括可开合的钳子铁芯、设置在钳子铁芯上的线圈和连接线圈的交流电流源，线圈连接交流电流源，通过线圈的交变电流在铁芯内会激发交变的磁通量，所述钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，使中性线上施加垂直与中性线变化的磁场。
[0020]作为优先，所述交流电流源采用的是单相继电保护测试仪。
[0021]本发明非接触式电流二次回路多点接地检测方法和检测平台的构建，通过在二次回路中性线内施加变化的磁场，基于法拉第电磁感应定律，判断中性线内是否有电流产生，只有二次回路中存在两点接地时，中性线中才会产生电流I，若回路只有一点接地，不会形成电流，可方便用于变电站检查电流互感器二次回路多点接地的判断，保证对保护装置正常运行不产生影响的前提下，有效地检测出电流互感器二次回路是否发生多点接地。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
图1为现有电流互感器多点接地示意图；
图2为本发明的中性线多点接地示意图；
图3为本发明的保护两侧多点接地示意图；
图4为本发明的非接触式电流二次回路多点接地检测系统；
图5为本发明的非接触式电流二次回路多点接地检测系统的等效电路；
图6为本发明非接触式电流二次回路多点接地检测流程图。
[0023]【具体实施方式】
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0024]参见图2-图6，本实施例的非接触式电流二次回路多点接地检测方法，并构建非接触式电流回路多点接地检测系统；其是法拉第电磁感应定律，，在电流互感器二次回路中性线内施加垂直与中性线的变化磁场，使中性线内产生变化的磁通量，实现非接触式信号注入；然后判断中性线上是否产生电流，若产生电流则为多点接地；反之为一点接地。本实施例的具体实施如下:
1.基于电磁感应的非接触式信号注入方法；
参见图2和图3，根据法拉第电磁感应定律，导线回路中磁通量的变化会在导线回路中产生感应电动势，磁通量变化得越快，感应电动势越大。
[0025]电流互感器TA 二次多点接地的回路可以视为导线回路，在回路中施加变化的磁场，即会产生感应电动势
【权利要求】
1.一种非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法，基于法拉第电磁感应定律，其方法为:(I)非接触式信号注入；在电流互感器二次回路中性线内施加垂直于中性线的变化磁场，使中性线内产生变化的磁通量，实现非接触式信号注入； (2)判断中性线上是否产生电流，若产生电流则为多点接地；反之为一点接地。
2.根据权利要求1所述的非接触式变电站电流互感器二次回路多点接地检测方法，其特征在于，上述步骤(1)中，在所述中性线上安装信号注入系统，通过信号注入系统使其产生垂直与中性线的变化磁场。
3.根据权利要求2所述的非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法，其特征在于，所述信号注入系统包括可开合的钳子铁芯、设置在钳子铁芯上的线圈和连接线圈的交流电流源，线圈连接交流电流源，通过线圈的交变电流在铁芯内会激发交变的磁通量，所述钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，使中性线上施加垂直于中性线变化的磁场。
4.根据权利要求3所述的非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法，其特征在于，上述步骤(1)中，在钳子铁芯垂直夹紧在中性线前，确认交流电流源信号输出为零，频率设置为数值M，0<M<50赫兹；然后将钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，逐渐增加交流电流源输出电流，使中性线内产生磁通量。
5.根据权利要求4所述的非接触式变电站电流互感器二次回路多点接地检测方法，其特征在于，上述步骤(2)中，用于判断中性线上是否产生电流是通过观察电流采集装置的电流数值的变化，若电流数值一直为零，进一步增加交流电流源的输出电流至数值为N，其中，O < N < 5安培，同时增加电流频率至数值为L，其中，L≤150Hz,若仍未检测到电流，则判断二次回路中不存在多点接地现象； 若随着电流源输出电流增加，电流采集装置检测到电流增加，则继续增加交流电流源的输出电流直到数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流数值大于或等于10mA，此时，利用数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流频率为M，然后，逐渐减小交流电流源的输出电流，同时增加电流频率数值至2M，此时再利用数据处理及多点接地判据系统检测所测量的电流频率的数值若为2M，则确定回路存在多点接地现象，并通过数据处理及多点接地判据系统发出告警信号。
6.一种非接触式电流互感器二次回路多点接地检测系统，其包括: 信号注入系统，设置在变电站电流互感器二次回路的中性线上，用于向中性线内施加垂直与中性线的变化磁场； 信号采集装置，设置在变电站电流互感器二次回路的中性线上，用于采集中性线上是否产生电流； 数据处理及多点接地判据系统，与信号采集装置相连接，用于接收信号采集装置送入的采集信息，并根据采集信息进行数据分析和多点接地判别，根据判据逻辑和定值判别电流互感器二次回路是否发生多点接地，若为多点接地，则发出告警信号判断。
7.根据权利要求6所述的非接触式的电流互感器二次回路多点接地检测系统，其特征在于，所述信号采集装置实采用的是高精度电流钳表。
8.根据权利要求6所述的非接触式电流互感器二次回路多点接地检测系统，其特征在于，所述信号注入系统包括可开合的钳子铁芯、设置在钳子铁芯上的线圈和连接线圈的交流电流源，线圈连接交流电流源，通过线圈的交变电流在铁芯内会激发交变的磁通量，所述钳子铁芯垂直夹紧在中性线上，使中性线上施加垂直与中性线变化的磁场。
9.根据权利要求6所述的非接触式电流互感器二次回路多点接地检测系统，其特征在于，所述交流电流源采用的是单`相继电保护测试仪。
【文档编号】G01R31/02GK103605041SQ201310565336
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】袁宇波, 张佳敏, 卜强生, 许建刚, 黄浩声, 李鹏 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院