CN100443906C - 变电站内电流互感器的似真性检查 - Google Patents

Abstract

本发明是用于在开关设备(1)，对电流互感器(7)进行似真检查的方法、计算机程序和装置(20)和具有此种装置(20)的开关设备(1)。检测与电流互感器(7)和可能与开路开关(3～5)邻接的区(1a、1b、1c)，以得开关设备的瞬时布局，在每个区(1a、1b、1c)中，将带符号的电流测量信号相加，并在电流总和显著偏离零下，将相关区(1a、1b、1c)的所有电流互感器(7)判为有问题。实例特别是：有问题电流互感器(7)的警告计数器(2e)；在不合格电流互感器(7)下，按计算电流操作或各区(1a、1b、1c)自动合并起来操作；和似真试验与开关动作之间的协调。优点尤其是：该方法与开关设备(1)的复杂性和操作状态无关；动态布局跟踪；似真检查的高信息含量和可存取已存在于设备控制系统(2)中的电流测量值。

Description

变电站内电流互感器的似真性检查

技术领域

本发明涉及设备控制技术领域，具体地说涉及用于高、中或低压开关设备的设备控制技术。本发明基于用于开关设备中电流互感器似真性检查的方法、计算机程序和装置，以及具有进行电流互感器似真性检查的装置的开关设备。

背景技术

供电网包含变电站或开关设备，特别是由分布式设备控制系统控制的高或中压开关设备。变电站包含初级装置或现场装置，例如，开关、驱动装置、发电机、变压器、电压互感器和电流互感器。设备控制系统具有，例如，现场控制装置和操作站，各个操作站之间借助各种通讯总线和总线耦合器彼此连接。现场控制装置控制、监视和保护该设备的现场装置。

变电站内的电流互感器在开关设备规定测定点以一定的测量精度测量设备电流。测定点一般位于所有馈入、馈出端口(ausgehenden 

)处并且可能还有系统内部的，例如，用于汇流线保护。电流测定值经过滤波，换算成设备的初级电流值，需要时数字化，并由设备控制系统作为电流测定信号检测。为进行通讯，可提供附加的变化率滤波，它例如包括借助积分或某种算法的随时间的平均以决定更新或保留，以及发送亦或不发送该电流测定值。电流测定信号被用于保护功能、用于监视变电站、计算功率数据供运行之用或进行功率计算，以及用于报表显示。无论由电流互感器检测到的测定值还是滤波和换算的参数，即，所谓测定值的参数化都可能存在误差。电流互感器本身的初级误差来自于，例如，零件缺陷或材料疲劳。参数化或功率计算中的误差可能因外部影响、老化、飘移、操作人员误操作之类在电子线路中造成的。测定值或测量信号发送时的误差可在从电流互感器到屏幕显示或电网控制站的装置链和功能链中出现。

作为保护措施，已知利用在设备的隔离点进行局部似真性测试来监视电流互感器。相对称测试(所谓相平衡监测)期间，测定线路中一点的所有三相电流和零电流，并检测与假定的相间最大不对称间的偏差。电流值和电压值的比较测试期间，可在该测定点发现电压与电流值之间的很大不一致。这些与单个测定点有关的局部似真性试验非常粗略，因此只容许做出是或非的决定，即电流互感器是否在运行。相反，无法确认换算错误或精确性的丧失，尤其是因为在保护装置中进行的测试通常是以对额定电压的相对值进行的。

在变压器的差动保护过程中，测定高压端和低压端的电流，提供由该变压器的变压系数给定的换算系数，并彼此进行比较。这样就可能检测出和纠正差动保护的换算误差。

此种测试是在用于保护电流互感器的保护装置中进行的。大体上说，此类算法不能用于测量型电流互感器的控制装置中，因为通常，传感器被用于电流测定值的数字化，而这提供的将不是所需要的瞬时值，而是电流、电压或功率、频率或相位角的时间-平均RMS值或有效值。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法、一种计算机程序、一种装置和一种具有此种装置的开关设备，旨在改善和简化对开关设备中电流互感器的监视。本发明第一方面在于一种用于开关设备，特别是高压或中压开关设备中的电流互感器的似真性检查的方法，该开关设备由设备控制系统控制，来自布置在至少两个不同测量点的电流互感器的测量信号由设备控制系统处理，其中电流互感器的似真性试验包括下列步骤：(i)由系统根据初级装置的现有电气连接和各开关的瞬时位置，由设备控制系统记录该开关设备的瞬时布局；(ii)根据该瞬时布局，找出该开关设备的至少一个区，该区代表与至少一个电流互感器邻接并可能与断开的开关邻接的导电连接区域；(iii)检测该区中电流互感器的测量信号，它带有与电流方向-相关的符号，并将该测量信号相加形成该区的电流总和；以及(iv)检查该电流总和是否在允许的电流互感器测量精度范围内为数值零，倘若电流总和不等于零则将该区的电流互感器标记为有问题。

每个区也代表一个电流节点，它们的电流总和按理想情况应为零。可给断开的开关分配一个等于零的电流测量值，因为它们相当于额定电流为零的电流互感器。与理想值之间偏差为零的电流总和检查代表一种为通过某一区的电流互感器的相对比较来检验其换算是否在允许测量信号偏差范围内的简单和高效的方法。该方法要求很少的计算量，且不要求在电流互感器上做任何额外测量花费。特别是，他不需要知道或估计正确的或绝对的电流值。找出有问题的电流互感器代表一种初次警告或报警阶段并提示，需要进一步监视该区的电流互感器。该方法与开关设备的初级装置的构型或网络布置无关，特别是与它们的联网复杂性无关，因此可对任何模式实施，不需要进行重大的适匹。该方法也与开关设备的瞬时操作状态无关，因此又尤其适合在电流值波动的情况下实施。布局的跟踪是动态进行的，即，各区的布局或划分是连续的或按需更新的。特别是，它可通过开关操作来改变。再一个优点是，可以存取设备控制系统中可供支配的电流互感器测量信号。该方法还与传统的电流互感器的局部似真性试验相兼容。然而，更有甚者，它容许检测电流互感器的换算中存在的微小偏差或误差。也可检测出电流互感器初级端的较严重的故障或缺陷。

优选的范例实施方案包括以下特征：在每一区中，实施相同次数电流总和不等于零的存在的测试；在每一次存在电流总和不等于零的测试中，在该区中被识别为有问题的电流互感器的警告计数器有增量；最后，其警告计数比其他电流互感器高，特别是其警告计数是最高的电流互感器被判定为有缺陷。即若某一有缺陷电流互感器属于二或更多个区，则其警告计数器在其对应区中每当形成一个电流总和都会有高计数，而其他警告计数器则仅增加一个单位。因此，较高和最高警告计数是检测有缺陷电流互感器的可靠尺度。

本发明的一个范例实施方案的优点在于，安排在开关设备内并且不是有缺陷的电流互感器的警告信号常常可视各区中总和形成的顺序立即重置为0，而该电流互感器可被检测为完好。

本发明的另一个范例实施方案的优点在于，只有一个电流互感器的区域可用非常简单和可靠的方式监视。

本发明的又范例实施方案的优点在于，整个开关设备的电流互感器都可按本发明方法检验。

本发明的再一个范例实施方案的优点在于，在电流互感器有缺陷的情况下，区的检测非常简单，各区非常快地合并。

本发明的另外一个范例实施方案的优点在于，有可能按计算的电流运行开关设备。

本发明另一些方面涉及电流互感器似真性检查的计算机程序，借此，诸方法步骤都可按程序代码执行，本发明还涉及实施该方法的装置以及包含该装置的开关设备。

本发明另外的实施方案、优点和用途可从下面的描述和附图中获得。

附图说明

图1a表示在第一种由开关位置界定的布局状态中的单极图，

图1b表示在第二种由开关位置界定的布局状态中的单极图。

在附图中，相同部分用相同参照符号标记。

具体实施方式

图1a和1b表示电气高压开关设备组合装置1的单极图。开关设备1的设备控制系统2被示意地画出，且没有与初级装置3～9连接，也没有考虑其空间布置。1a、1b、1c标出由电源开关3、隔离器4和接地隔离器5的瞬时假定位置所产生的布局段或电流区域或区1a、1b、1c。汇流线由6标出，电流互感器由7标出，变压器由8，馈电端口由9标出。

在图1a中，表示出包括第一、第二和第三区1a、1b、1c的第一种瞬时布局。第一区1a包含位于左侧馈电端口(Abgang)9的第一电流互感器7和汇流线6之间的耦合部分内的第二电流互感器7。邻接区1b包含第二电流互感器7和位于右侧馈电端口9的第三及第四电流互感器7。另一邻接区1c包含第一电流互感器7。所有的电流互感器7布置在空间上分开的位置7a上。按照本发明，电流互感器7的测量信号在每个被监视区1a、1b、1c中分别检测并带有与电流方向相关的符号，然后加起来形成各个区1a、1b、1c的电流总和，而如果存在某一电流总和在允许电流互感器测量精度范围内不等于零，则各自所属区1a、1b、1c的所有电流互感器7全部判定为有问题。检查电流总和为零在允许测量误差内进行，或者根据电流互感器7的允许的或者通常已知的测量精度进行。倘若电流总和偏离零的幅度超过通常的测量精度，则至少一个电流互感器7认定为有缺陷。

图1a～图1b的过渡按如下顺序发生：设备控制系统2通过跟随布局确定，开关3～5的位置为瞬时当前。图1b显示开关设备1的第二布局操作状态，其中区1a包含第一和第四电流互感器7，区1b包含第二和第三电流互感器7，新区1c包含第二电流互感器7。相邻区，即，具有共用电流互感器7的区是图1a中的区1a、1b和1a、1c，但不包括区1b、1c和图1b中的区1b、1c。在耦合部分还有不分区的导电范围，它唯一地通过断开的开关3和隔离器4相邻。

在该方法中，在每个区1a、1b、1c内各不同测量点7a检测到的电流互感器测量信号彼此进行一致性比较，当其电流总和与理想值零的偏离超过规定值时，相关区1a、1b、1c的电流互感器7将被标记为有问题。该差值通常将大于或等于互感器7的测量精度。

在有利的实施方案中，在区1a、1b、1c的测试中每当存在电流总和不等于零时，被判定有问题的电流互感器7的警告计数器2e将增高计数。若待监视区1a、1b、1c以相同频度测试时，则具有较高或具有最高警告计数的电流互感器7可标记为有缺陷。

较高或最高计数状态是有缺陷电流互感器7的可靠度量：如果在区1c中具有刚好一个这种有缺陷的电流互感器7，则其警告计数器2e增高计数，同时所有其他警告计数器2e保持为零。若有缺陷电流互感器7是两个相邻区1a、1b；1a、1c(图1a)或1b、1c(图1b)中的部件，则其警告计数器2e的高计数达这些区的完好电流互感器7的相应数值的2倍。如果有缺陷的电流互感器7是不相连接的区1a(图1b)中的部件，即，该区不与其他区1b、1c搭接(图1b)，因此不具有共用电流互感器7，则该区1a的所有电流互感器7的警告计数器2e一律增高计数，且有缺陷电流互感器7只有当根据开关动作存在着另一种布局或区划分时才能检测出来。为识别，必要的话，可有意识地导致适当开关动作，只要这些开关动作与变电站操作的其他要求兼容。在下面的描述中，将给出另一些范例实施方案。

若存在至少一个具有多个电流互感器7的区1a、1b，如果在区1a、1b中电流总和等于零并且该区1a、1b的至少两个电流互感器7测定到电流总和不等于零的话，该区1a、1b的电流互感器7的警告计数器2e将重置为零。在具有刚好一个电流互感器7的区1a、1b、1c中，若电流互感器7的测量信号再重复地不等于零，则判定它为不合格。

有利的是，将开关设备1的每个电流互感器7分成至少一个区1a、1b、1c，并在开关设备1的总测试时，每一个区1a、1b、1c实施刚好一个电流总和不等于零的存在的测试。为了区的查找简单，从开关设备1的汇流线6开始，并搜索与之导电连接的所有电流互感器7。

若开关设备1的两个区1a、1b；1b、1c彼此相邻，因此彼此通过共用电流互感器7邻接，则在共用电流互感器7故障的情况下或者当共用电流互感器7被检测为有缺陷时，这两个区1a、1b；1b、1c可自动合并成一个区。

在区1a、1b、1c中刚好一个电流互感器7发生故障的情况下，从该电流互感器7要检测的电流测量信号可从区1a、1b、1c的其余电流互感器7算出，并在计算中假定电流总和等于零。计算的电流值可如同测量的电流测量信号一样用于监视操作或结算。

电流互感器7的似真性试验可对每相单独进行，或者替代地对各个相进行，特别是周期、交替地进行，或者用于求出至少两相的平均值，特别是所有相的平均值。在开关设备1操作的状态下，电流总和不等于零的存在的测试以及，特别是开关设备1的总体试验可周期地和/或在开关动作之后，即，每次改变瞬时布局之后重复进行。电流互感器7似真性试验可不考虑任何开关动作下实施，且可在通过开关动作引起测量信号不一致时重复进行。另外，电流互感器7的似真性检验可仅当以前对瞬时开关动作的检验为否定性失效时实施或评估。似真性试验也可当电流互感器7被投入运行时进行，以早期探知其测量值参数化的不一致性。

可测量或估计出区1a、1b、1c的测量信号的非同步性，此种非同步性越大，可选择的允许电流互感器不精确性越大。

似真性检验的结果可用电流互感器7连同它们的分区的清单来表示，其中给出每个电流互感器7曾被判定为有问题的频率统计数据，和/或以图表表示，特别是在开关设备1的单极图中以彩色信息表示。优选的是，电流互感器7是测量型电流互感器7，测量信号是电流互感器7的有效电流测量值，特别是RMS值，和/或根据某一相的电压与电流之间的相位、不同相的电流之间的相位，或其他方式确定出与电流方向相关的符号。

本发明另一个方面涉及一种计算程序产品，用于开关设备1中变压器8的似真性试验，包括：计算机可读介质和计算机可读程序代码装置，当放在开关设备1的设备控制系统2的数据处理装置上执行时，该装置可使该数据处理手段执行上面描述的方法。另外，还公开一种用于开关设备1中的电流互感器7的似真性检查，该程序可加载到开关设备1的设备控制系统2的数据处理单元上并执行，其中当执行时，计算机程序执行上面表述的方法的各步骤。

在另一个方面，本发明涉及一种用于实施电流互感器7似真性检查方法的装置20。该装置包括：用于记录瞬时开关设备布局的部件2a；部件2b用于检测至少一个开关设备区1a、1b、1c，它定义为通过至少一个电流互感器7和可能的开路开关3～5邻接的导电区域1a、1b、1c；部件2c用于检测区1a、1b、1c中电流互感器7的测量信号，连同与电流方向相关的符号，并将测量信号相加形成区1a、1b、1c的电流总和；以及部件2d用于测试在允许的电流互感器测量精度内电流总和值是否为零，并将电流总和不等于零的区1a、1b、1c的电流互感器7标记为有问题。优选的是，装置20包含警告计数器2e，用于监视电流互感器7被判定为有问题的频率；和/或部件2f，用于实施上面所表述的方法。

装置20可以是一种可与设备控制系统2相连接的变电站监视装置20，或者将它集成到设备控制系统2的操作界面中。另外，所提到的所有装置部件2a～2f可由硬件实现和/或由软件实现。

本发明还延伸至包含此种装置20的电气开关设备1。

参照符号列表

1            电气开关设备

1a、1b、1c   布局段或区

2            设备控制系统

20           似真性检查装置

2a           布局记录部件

2b    检测某一区的部件

2c    测量信号检测部件

2d    电流总和检查用部件

2e    警告计数器

2f    执行部件

3     断路器

4     隔离器

5     接地隔离器

6     汇流线

7     电流互感器

7a    电流互感器的测量点

8     变压器

9     馈电端口

Claims (16)

1.一种在电气开关设备(1)中进行电流互感器的似真性检查的方法，该电气开关设备(1)由设备控制系统(2)控制，由布置在至少两个不同测量点(7a)的电流互感器(7)发出的测量信号由设备控制系统(2)处理，其特征在于，为了进行电流互感器(7)的似真性检查：

a)根据初级装置的现有电气连接并根据开关(3～5)的瞬时位置由设备控制系统(2)获取所述电气开关设备(1)的瞬时布局，

b)根据所述瞬时布局，找出该电气开关设备(1)的至少一个区(1a、1b、1c)，该区(1a、1b、1c)代表通过至少一个电流互感器(7)并通过瞬时位置为开的所述开关(3～5)相邻接的导电连接区域，

c)在该区(1a、1b、1c)中，电流互感器(7)的测量信号连同其与电流方向相关的符号被检测出并相加，形成该区(1a、1b、1c)的电流总和，以及

d)在允许电流互感器测量精度内这些区(1a、1b、1c)中的一个区的电流总和不等于零的情况下，则该相关的区(1a、1b、1c)的所有电流互感器(7)被判定为有问题。

2.权利要求1的方法，其特征在于，

在存在电流总和不等于零的测试中，判定为有问题的电流互感器(7)的警告计数器(2e)计数增加，

在每个所述的这些区(1a、1b、1c)中，实施相同次数的出现电流总和不等于零的测试，以及

具有高于其他电流互感器(7)的警告计数的电流互感器(7)被判定为不合格。

3.上述权利要求中任何一项的方法，其特征在于，

所述这些区中至少有一个区具有多个电流互感器(7)以及

如果在这个区中测得电流总和等于零并且这个区的至少两个电流互感器(7)测得一个测量信号不等于零，则这个区的电流互感器(7)的警告计数器(2e)将重置为零。

4.权利要求1或者2的方法，其特征在于，在所述这些区中的具有刚好一个电流互感器(7)的一个的区中，倘若该电流互感器(7)的一个测量信号反复地不等于零的话，则该电流互感器(7)将被判定为有缺陷。

5.权利要求1或者2的方法，其特征在于，

所述电气开关设备(1)的每个电流互感器(7)被分配给所述这些区(1a、1b、1c)中的至少一个区，以及然后

在所述电气开关设备(1)的总体测试中，在每一个所述这些区(1a、1b、1c)中实施刚好电流总和出现不等于零的一个测试。

6.权利要求1或者2的方法，其特征在于，

为找出所述的区(1a、1b、1c)，从所述电气开关设备(1)的汇流线(6)出发并搜索所有导电连接于该电气开关设备(1)上的电流互感器(7)和/或

找出所述这些区中的两个彼此相邻并且彼此通过共用电流互感器(7)相邻接的电气开关设备(1)，并且倘若共用电流互感器(7)发生故障，或者倘若共用电流互感器(7)被检测到有缺陷，则这两个区将自动合并成为一个区。

7.权利要求1或者2的方法，其特征在于，当所述这些区(1a、1b、1c)中的一个区刚好有一个电流互感器(7)发生故障时，在假定电流总和等于零的情况下，从所述这些区(1a、1b、1c)中的该区的其余测量信号计算该电流互感器(7)有待检测的电流测量信号。

8.权利要求1或者2的方法，其特征在于，电流互感器(7)的似真性检查对每相单独实施，或者交替地针对不同相的方式实施，或者求出至少两相的平均值。

9.权利要求8的方法，其特征在于，电流互感器(7)的似真性检查交替地针对不同相以周期性交替的方式实施，或者求出所有相的平均值。

10.权利要求1或者2的方法，其特征在于，

在操作状态下，关于电流总和出现不等于零的电气开关设备(1)的总体测试，周期性地和/或在开关动作之后重复进行，和/或

电流互感器(7)的似真性试验在不考虑任何开关动作下实施，且可在由开关动作引起测量信号不一致时重复进行，或者电流互感器(7)的似真性检查仅当以前对瞬时开关的检验为否定性失效时实施或评估。

11.权利要求1或者2的方法，其特征在于，在开关设备(1)的操作状态下，测量或估计所述的区(1a、1b、1c)的测量信号的非同步，该非同步越大，所选择的允许的电流互感器不精确性将越大。

12.权利要求1或者2的方法，其特征在于，似真性试验的结果以电流互感器(7)连同其分区情况的清单形式给出，以每个电流互感器(7)曾被判定为有问题的频率的统计数据形式，和/或作为电气开关设备(1)的单极图中的图表信息形式给出。

13.权利要求1或者2的方法，其特征在于，

电流互感器(7)是测量电流互感器(7)和/或

该测量信号是电流互感器(7)的有效电流测量值，和/或

与电流方向相关的符号根据一个相的电压与电流之间的或不同相的电流之间的相位角确定。

14.一种用于电气开关设备(1)中进行电流互感器(7)似真性检查的装置(20)，其特征在于，所述用于电气开关设备(1)中电流互感器(7)似真性检查的装置(20)包括：

a)用于记录开关设备(1)的瞬时布局的第一部件(2a)，它基于初级装置的现有电气连接并基于开关(3～5)的瞬时位置；

b)用于检测开关设备(1)的至少一个区(1a、1b、1c)的第二部件(2b)，该区(1a、1b、1c)代表通过至少一个电流互感器(7)和所述开关(3～5)邻接的导电连接区域；

c)用于检测至少一个所述的区(1a、1b、1c)中电流互感器(7)的测量信号并连同与电流方向相关的符号并将测量信号相加形成所述的区(1a、1b、1c)的电流总和的第三部件(2c)；以及

d)用于测试在允许电流互感器测量精度内一个值为零的电流总和的第四部件(2d)，如果该至少一个区(1a、1b、1c)的电流总和不等于零，则将该至少一个所述的区(1a、1b、1c)中的电流互感器(7)标记为有问题。

15.权利要求14的装置(20)，其特征在于，所述用于电气开关设备(1)中电流互感器(7)似真性检查的装置(20)还包括：

用于实施权利要求2或3所述的方法的警告计数器(2e)，和/或

用于识别在一个所述的区中的电流互感器的第五部件(2f)，在该电流互感器的测量信号重复地不等于零的情况下，所述的这个区所拥有的电流互感器(7)是有问题的。

16.一种电气开关设备(1)，其特征在于，所述电气开关设备(1)具有权利要求14～15之一的装置(20)。

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