CN103063901A - 电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，该检测方法包括以下步骤：1)将电压互感器采用开口三角形接法接入电网；2)在电压互感器的开口三角端输入异频电流信号，并在开口三角端检测由该异频电流信号产生的零序电压信号；3)改变异频电流信号的频率，重复步骤2)，直至获取三组异频电流信号和零序电压信号的数据；4)根据三组异频电流信号和零序电压信号的数据计算出电网的对地电容；5)根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流。与现有技术相比，本发明具有检测精度高、安全性好等优点。

Description

电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法

技术领域

本发明涉及一种电网检测方法，尤其是涉及一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法。

背景技术

随城市电网的扩大，电缆出线的增多，系统电容电流大大增大。当系统发生单相接地故障，其接地电弧不能自熄，极易产生间隙性弧光接地过电压，持续时间一长，在线路绝缘弱点还会发展成两相短路事故。因此，当网络足够大时，就需要采用消弧线圈补偿电容电流或经电阻的接地方式直接作用于跳闸，这是保证电力系统安全运行的重要技术措施。为避免不适当的接地方式给电力系统安全运行带来威胁，首先必须正确测定系统的电容电流值，然后确定合理的中性点运行方式，才能不影响继电保护的选择性和可靠性。

传统电容电流测量方法有直接法和间接法两种。

直接法为单相金属接地法，该方法是在人为制造系统单相接地下进行的，可直接测量出配电网电容电流、有功泄漏电流二者之和的全电流，但此方法操作及接线复杂，而且有可能导致非接地相绝缘薄弱处损伤从而造成两相短路，对操作人员与配电系统都不安全，一般不建议采用。

间接法包括中性点外加电容法、中性点外加电压法、谐振法，目前常用的是中性点外加电容法。中性点外加电容法是在系统无补偿的情况下，在变压器的中性点对地接入适当的电容量，测量中性点的对地电压，然后用计算的方法间接得到系统电容电流。该方法测量简单，若利用得当，能较准确地测量电容电流值，获得满足现场需要的数据。但在实施间接法测量时仍然需要直接接触配电网主回路，人员与设备安全还是存在一定风险。另外由于涉及一次回路，因此操作繁琐、准备工作时间长，通常大部分时间耗费在等待调度命令、开工作票、倒闸操作及准备安全措施上，工作效率非常低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测精度高、安全性好的电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，该检测方法包括以下步骤：

1)将电压互感器采用开口三角形接法接入电网；

2)在电压互感器的开口三角端输入异频电流信号，并在开口三角端检测由该异频电流信号产生的零序电压信号；

3)改变异频电流信号的频率，重复步骤2)，直至获取三组异频电流信号和零序电压信号的数据；

4)根据三组异频电流信号和零序电压信号的数据计算出电网的对地电容；

5)根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流。

步骤1)中的电压互感器包括一次绕组和二次绕组，所述的一次绕组直接连接电网的三相母线，所述的二次绕组采用开口三角形接法连接异频电流信号发生装置。

所述的异频电流信号的频率不等于电网的工频电压频率。

步骤4)中对地电容根据以下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_0={\left[\frac{(Z_2^2-Z_1^2){\mathrm{\ω}}_3^2+(Z_1^2-Z_3^2){\mathrm{\ω}}_2^2+(Z_3^2-Z_2^2){\mathrm{\ω}}_3^2}{\frac{{\mathrm{\ω}}_3^2-{\mathrm{\ω}}_1^2}{{\mathrm{\ω}}_2^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_1^2-{\mathrm{\ω}}_2^2}{{\mathrm{\ω}}_3^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_2^2-{\mathrm{\ω}}_3^2}{{\mathrm{\ω}}_1^2}}\right]}^{-\frac{1}{2}}\\ Z_i=\frac{1}{3}\·{\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^2\·\frac{u_{\mathrm{oi}}}{i_o}\end{array}\right.$

式中，C₀为对地电容，i＝1、2、3，表示异频电流信号输入时检测得到的三组数据，Z_i为每组数据中回路的等效阻抗，n₁为一次绕组的匝数，n₂为二次绕组的匝数，u_oi为每组数据中测得零序电压信号的电压值，i_o为输入的异频电流信号的电流值，ω_i＝2πf_i，f_i为每组数据中输入的异频电流信号的频率。

步骤5)中母线的电容电流I根据以下公式计算得到：

I＝3ωC₀U_φ

式中，ω＝2πf，f为电网中工频电压的频率，C₀为对地电容，U_φ为电网中母线的相电压。

与现有技术相比，本发明通过采用开口三角形接法接入电网的电压互感器实现测量信号的输入，并且从二次绕组侧进行检测信号的采集，避免了与测试人员与电网的直接接触，从而有效提高了安全性，此外，采用不同于工频电压频率的测量信号，可以避免工频电压对测试结果的影响，使得测试精度较高。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，该检测方法包括以下步骤：

步骤1：将电压互感器采用开口三角形接法接入电网，该电压互感器的一次绕组直接连接电网的三相母线，二次绕组采用开口三角形接法连接异频电流信号发生装置。

步骤2：在电压互感器的开口三角端输入电流值较小的异频电流信号，并在开口三角端检测由该异频电流信号产生的零序电压信号，然后改变异频电流信号的频率，重复测量三组异频电流信号和零序电压信号的数据；

步骤3：根据三组异频电流信号和零序电压信号的数据计算出电网的对地电容，具体的计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_0={\left[\frac{(Z_2^2-Z_1^2){\mathrm{\ω}}_3^2+(Z_1^2-Z_3^2){\mathrm{\ω}}_2^2+(Z_3^2-Z_2^2){\mathrm{\ω}}_3^2}{\frac{{\mathrm{\ω}}_3^2-{\mathrm{\ω}}_1^2}{{\mathrm{\ω}}_2^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_1^2-{\mathrm{\ω}}_2^2}{{\mathrm{\ω}}_3^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_2^2-{\mathrm{\ω}}_3^2}{{\mathrm{\ω}}_1^2}}\right]}^{-\frac{1}{2}}\\ Z_i=\frac{1}{3}\·{\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^2\·\frac{u_{\mathrm{oi}}}{i_o}\end{array}\right.$

式中，C₀为对地电容，i＝1、2、3，表示异频电流信号输入时检测得到的三组数据，Z_i为每组数据中回路的等效阻抗，n₁为一次绕组的匝数，n₂为二次绕组的匝数，u_oi为每组数据中测得零序电压信号的电压值，i_o为输入的异频电流信号的电流值，ω_i＝2πf_i，f_i为每组数据中输入的异频电流信号的频率。

步骤5：根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流，其计算公式如下：

I＝3ωC₀U_φ

式中，ω＝2πf，f为电网中工频电压的频率，C₀为对地电容，U_φ为电网中母线的相电压。

本发明通过采用开口三角形接法接入电网的电压互感器实现测量信号的输入，并且从二次绕组侧进行检测信号的采集，避免了与测试人员与电网的直接接触，从而有效提高了安全性，此外，采用不同于工频电压频率的测量信号，可以避免工频电压对测试结果的影响，使得测试精度较高。

Claims (5)

1.一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

1)将电压互感器采用开口三角形接法接入电网；

2)在电压互感器的开口三角端输入异频电流信号，并在开口三角端检测由该异频电流信号产生的零序电压信号；

3)改变异频电流信号的频率，重复步骤2)，直至获取三组异频电流信号和零序电压信号的数据；

4)根据三组异频电流信号和零序电压信号的数据计算出电网的对地电容；

5)根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流。

2.根据权利要求1所述的一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，其特征在于，步骤1)中的电压互感器包括一次绕组和二次绕组，所述的一次绕组直接连接电网的三相母线，所述的二次绕组采用开口三角形接法连接异频电流信号发生装置。

3.根据权利要求1所述的一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，其特征在于，所述的异频电流信号的频率不等于电网的工频电压频率。

4.根据权利要求1所述的一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，其特征在于，步骤4)中对地电容根据以下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_0={\left[\frac{(Z_2^2-Z_1^2){\mathrm{\ω}}_3^2+(Z_1^2-Z_3^2){\mathrm{\ω}}_2^2+(Z_3^2-Z_2^2){\mathrm{\ω}}_3^2}{\frac{{\mathrm{\ω}}_3^2-{\mathrm{\ω}}_1^2}{{\mathrm{\ω}}_2^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_1^2-{\mathrm{\ω}}_2^2}{{\mathrm{\ω}}_3^2}+\frac{{\mathrm{\ω}}_2^2-{\mathrm{\ω}}_3^2}{{\mathrm{\ω}}_1^2}}\right]}^{-\frac{1}{2}}\\ Z_i=\frac{1}{3}\·{\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^2\·\frac{u_{\mathrm{oi}}}{i_o}\end{array}\right.$

式中，C₀为对地电容，i＝1、2、3，表示异频电流信号输入时检测得到的三组数据，Z_i为每组数据中回路的等效阻抗，n₁为一次绕组的匝数，n₂为二次绕组的匝数，u_oi为每组数据中测得零序电压信号的电压值，i_o为输入的异频电流信号的电流值，ω_i＝2πf_i，f_i为每组数据中输入的异频电流信号的频率。

5.根据权利要求1所述的一种电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法，其特征在于，步骤5)中母线的电容电流I根据以下公式计算得到：

I＝3ωC₀U_φ

式中，ω＝2πf，f为电网中工频电压的频率，C₀为对地电容，U_φ为电网中母线的相电压。

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