CN109932675A - 电流互感器回路的异常检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流互感器回路的异常检测方法，流互感器回路包括与三相输电线连接的电流互感器，与电流互感器连接的两个第一变换器，两个第一模数转换器，CPU和报警器；两个第一变换器分别与电流互感器的两个同型的二次线圈的三相连接；两个第一变换器分别与两个第一模数转换器电连接，CPU分别与两个第一模数转换器和报警器电连接。本发明具有可以不进行闭锁，不需要改变继电保护动作策略机制，可以提高继电保护可靠性；检测效率高，准确性好的特点。

Description

电流互感器回路的异常检测方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其是涉及一种检测效率高，准确性好的电流互感器回路的异常检测方法。

背景技术

电力系统继电保护电流互感器模拟量采样回路是否正常，直接关系到保护可靠性，其回路异常的检测功能是保护装置正确动作的重要保障。

正常运行的继电保护装置配置相应继电保护元件，在电力系统运行时分析电力系统实时状态量，判断电力系统运行状态，并处置电力系统故障和危及安全运行的异常工况。

通过电气量采样数据的正负序分量及对应逻辑关系来判断回路是否异常的判断过程相对复杂，且特定情况下需要不同的逻辑判断条件。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的继电保护电流互感器模拟量采样回路异常检测方法复杂，且特定情况下需要不同的逻辑判断条件的不足，提供了一种检测效率高，准确性好的电流互感器回路的异常检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电流互感器回路的异常检测方法，电流互感器回路包括与三相输电线连接的电流互感器，与电流互感器连接的两个第一变换器，两个第一模数转换器，CPU和报警器；两个第一变换器分别与电流互感器的两个同型的二次线圈的三相连接；两个第一变换器分别与两个第一模数转换器电连接，CPU分别与两个第一模数转换器和报警器电连接；包括如下步骤：

(1-1)在电流互感器的两个同型的二次线圈上引出两组三相电流；

(1-2)将两组三相电流分别与两个变换器连接，两个变换器将两组三相电流分别变换为表示电流的第一组弱电流信号I_A1、I_B1、I_C1和第二组弱电流信号I_A2、I_B2、I_C2；

(1-3)两个模数转换器对表示电流的第一组弱电流信号和第二组弱电流信号进行模数转换，得到两组表示电流的弱电流信号的数字采样数据；

(1-4)CPU对表示电流的两组弱电流信号的数字采样数据进行比较，确定电流互感器回路是否异常。

传统的继电保护电流互感器模拟量采样回路异常检测实现的逻辑复杂，判断条件与设备运行状态有关，与故障量区分不明显，判断过程带一定延时，判断出继电保护电流互感器模拟量采样回路异常后需要闭锁相应保护。

对于很多大型发变组及输变电设备来说，电流互感器的配置往往是多组二次线圈引出的，本发明充分利用电流互感器多组二次线圈引出的电流量，通过这些电流量之间的关系的分析，作为电流采样回路状态是否异常的一种判断方法，以简单量值判断为依据，适用于各种设备情况，在多组电流互感器电流量比较的情况下，只要能选择出正常状态的电流互感器电流量，保护可以不进行闭锁，不需要改变继电保护动作策略机制，可以提高继电保护可靠性。

本发明利用当前主设备电流互感器的配置特点，在同一安装点的电流互感器的两组同型线圈间进行采样数据比较，当两组数据偏差不超过门槛值时，认为回路正常，否则为回路异常。

作为优选，(1-4)包括如下步骤：

利用如下公式对I_A1、I_B1、I_C1和I_A2、I_B2、I_C2进行比较，得到 和

其中，为I_A1的矢量，为I_A2的矢量，为两组数据的A相矢量差，为I_B1的矢量，为I_B2的矢量，为两组数据的B相矢量差，为I_C1的矢量，为I_C2的矢量，为两组数据的C相矢量差，I_NORMAL为电流互感器的额定电流；

当CPU做出电流互感器回路异常的判断，控制报警器报警。

作为优选，还包括第二变换器和第二数模转换器，第二变换器与电流互感器的另一个同型的二次线圈的三相连接，第二变换器与第二数模转换器电连接，第二数模转换器与CPU电连接；第二数模转换器输出辅助电流量采样数据I_A3、I_B3、I_C3；

利用步骤(1-4)将I_A3、I_B3、I_C3分别与I_A1、I_B1、I_C1和I_A2、I_B2、I_C2进行比较，如果辅助电流量采样数据与I_A1、I_B1、I_C1比较时，判断为电流互感器回路异常，同时辅助电流量采样数据与I_A2、I_B2、I_C2比较时，判断为电流互感器回路正常，则CPU将I_A1、I_B1、I_C1舍弃，将I_A2、I_B2、I_C2作为正常的电流量。

因此，本发明具有如下有益效果：可以不进行闭锁，不需要改变继电保护动作策略机制，可以提高继电保护可靠性；检测效率高，准确性好。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图；

图2是本发明的一种电路图。

图中：电流互感器1、第一变换器2、第一模数转换器3、CPU4、报警器5、第二变换器6、第二数模转换器7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示的实施例是一种电流互感器回路的异常检测方法，电流互感器回路包括与三相输电线连接的电流互感器1，与电流互感器连接的两个第一变换器2，两个第一模数转换器3，CPU4和报警器5；两个第一变换器分别与电流互感器的两个同型的二次线圈的三相连接；两个第一变换器分别与两个第一模数转换器电连接，CPU分别与两个第一模数转换器和报警器电连接；包括如下步骤：

(1-1)在电流互感器的两个同型的二次线圈上引出两组三相电流；

(1-2)将两组三相电流分别与两个变换器连接，两个变换器将两组三相电流分别变换为第一组数据I_A1、I_B1、I_C1和第二组数据I_A2、I_B2、I_C2；

(1-3)两个模数转换器对第一组弱电流信号和第二组弱电流信号进行模数转换，得到两组数据的数字采样数据；

继电保护电流量的模数转换根据不同需要有全周傅立叶积分算法、半周傅立叶积分算法等，其中全周傅立叶积分算法需要一个周期的采样时间，即对于50Hz的电力系统有20毫秒的采样数据窗时间，而半周傅立叶积分算法则是10毫秒的采样数据窗时间。回路异常检测装置的模数转换，如果采用保护用的模数转换模块相同也可以完成其基本功能，如果有特殊需求，可以保护装置用模数转换模块采用全周傅立叶积分算法，而电流回路异常检测装置的模数转换模块采用半周傅立叶积分算法，减少采样数据窗时间，使电流采样回路异常判断更快速。

(1-4)CPU对两组数据的数字采样数据进行比较，确定电流互感器回路是否异常。

利用如下公式对I_A1、I_B1、I_C1和I_A2、I_B2、I_C2进行比较，得到 和

其中，为I_A1的矢量，为I_A2的矢量，为两组数据的A相矢量差，为I_B1的矢量，为I_B2的矢量，为两组数据的B相矢量差，为I_C1的矢量，为I_C2的矢量，为两组数据的C相矢量差，I_NORMAL为电流互感器的额定电流；

当CPU做出电流互感器回路异常的判断，控制报警器报警。

1、假设电器主设备及电流互感器回路处于正常运行状态，检测装置采样得到的两组电流量数据均为正常的额定电流量，且相位一致，此时两者之间的差异理想情况下不大于各自最大允许误差之和。

例如：对于某发电机保护机端出口16000A/1A5P20的两组同型电流互感器，两者正常传变时的允许的传变误差为±0.5％，两者之间的差异最大不大于1％，考虑经过检测装置的采样可能存在的误差，两者差异一般也不会大于5％。

2、假设设备确实处于一次系统故障状态，电流互感器回路处于正常运行状态，检测装置采样得到的两组电流量数据同时存在较大的变化，此变化仍应满足其精度要求，情况正常运行状态相似。

3、假设设备处于正常运行状态，其中一组电流互感器回路处于异常状态，检测装置采样得到的两组电流量数据，一组为正常状态，另一组为异常状态，两者存大较大偏差。

例如：对于A相单相断线，异常状态的电流互感器A相电流由原来的额定电流变化如下：

I_A＝I_NORMAL

I_A＝0

在检测装置采样得到的两组电流量数据上会存在较大偏差。

4、假设设备处于一次系统故障状态，其中一组电流互感器回路处于异常状态，检测装置采样得到的两组电流量数据，一组为故障状态下电流变化的情况，另一组为故障状态下且电流互感器回路异常时的电流。

假设某C相单相接地故障时C相电流上升为原电流的1.2倍，此时一组电流互感器回路发生C相断线，则由上例可知，电流互感器回路异常的电流偏差在1.2倍以上，而采样误差偏差一般不会大于5％，两者比较的偏差主要仍是电流互感器回路异常的电流偏差，包含部分采样误差偏差。

如图1所示，还包括第二变换器6和第二数模转换器7，第二变换器与电流互感器的另一个同型的二次线圈的三相连接，第二变换器与第二数模转换器电连接，第二数模转换器与CPU电连接；第二数模转换器输出辅助电流量采样数据I_A3、I_B3、I_C3；

将I_A3、I_B3、I_C3和I_A1、I_B1、I_C1进行比较：

计算

当CPU做出电流互感器回路异常的判断。

将I_A3、I_B3、I_C3和I_A2、I_B2、I_C2进行比较：

计算：

当CPU判断电流互感器回路正常，CPU将I_A1、I_B1、I_C1舍弃，将I_A2、I_B2、I_C2作为正常的电流量。

如果电流回路没有辅助电流量采样数据，也可以采用传统的电气量采样数据的零序分量及对应逻辑关系的判断方法进行辅助校正，选择出故障的电流采样回路的数据，舍弃该组数据，保护装置取用采样回路正常的电流量。

经电流互感器回路异常检测装置判断后，可以输出相应信号给电流互感器回路异常保护装置，屏蔽相应回路异常的电流采样数据，也可以把电流互感器回路异常检测装置的采样数据直接通过网络上送给继电保护装置。

对于采用电子式电流互感器的电流互感器回路异常检测在本发明中的实现可以更进一步简化，减少了模数转换前的环节。

一定条件下，可以将电流互感器回路异常检测装置与继电保护装置整合设计，使电流互感器回路异常检测装置成为继电保护装置的一个组成部分。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种电流互感器回路的异常检测方法，其特征是，电流互感器回路包括与三相输电线连接的电流互感器(1)，与电流互感器连接的两个第一变换器(2)，两个第一模数转换器(3)，CPU(4)和报警器(5)；两个第一变换器分别与电流互感器的两个同型的二次线圈的三相连接；两个第一变换器分别与两个第一模数转换器电连接，CPU分别与两个第一模数转换器和报警器电连接；包括如下步骤：

(1-1)在电流互感器的两个同型的二次线圈上引出两组三相电流；

(1-2)将两组三相电流分别与两个变换器连接，两个变换器将两组三相电流分别变换为表示电流的第一组弱电流信号I_A1、I_B1、I_C1和第二组弱电流信号I_A2、I_B2、I_C2；

(1-3)两个模数转换器对第一组弱电流信号和第二组弱电流信号进行模数转换，得到两组弱电流信号的数字采样数据；

(1-4)CPU对两组弱电流信号的数字采样数据进行比较，确定电流互感器回路是否异常。

2.根据权利要求1所述的电流互感器回路的异常检测方法，其特征是，(1-4)包括如下步骤：

利用如下公式对I_A1、I_B1、I_C1和I_A2、I_B2、I_C2进行比较，得到 和

其中，为I_A1的矢量，为I_A2的矢量，为两组数据的A相矢量差，为I_B1的矢量，为I_B2的矢量，为两组数据的B相矢量差，为I_C1的矢量，为I_C2的矢量，为两组数据的C相矢量差，I_NORMAL为电流互感器的额定电流；

当CPU做出电流互感器回路异常的判断，控制报警器报警。

3.根据权利要求2所述的电流互感器回路的异常检测方法，其特征是，还包括第二变换器(6)和第二数模转换器(7)，第二变换器与电流互感器的另一个同型的二次线圈的三相连接，第二变换器与第二数模转换器电连接，第二数模转换器与CPU电连接；第二数模转换器输出辅助电流量采样数据I_A3、I_B3、I_C3；

利用步骤(1-4)将I_A3、I_B3、I_C3分别与I_A1、I_B1、I_C1和I_A2、I_B2、I_C2进行比较，如果辅助电流量采样数据与I_A1、I_B1、I_C1比较时，判断为电流互感器回路异常，同时辅助电流量采样数据与I_A2、I_B2、I_C2比较时，判断为电流互感器回路正常，则CPU将I_A1、I_B1、I_C1舍弃，将I_A2、I_B2、I_C2作为正常的电流量。