CN112462303B - 一种电网电流传感器的连接识别检测方法 - Google Patents

一种电网电流传感器的连接识别检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网电流传感器的连接识别检测方法，包括以下步骤：步骤一、CT循环检测：对电路中的N个电流传感器进行若干次CT循环检测，每次CT循环检测为在电网规定的检测时间内进行若干轮扰动检测，每轮扰动检测为：每隔时间T，依次向N个电流传感器所在的电力连接线上施加一次扰动；步骤二、采样反馈：每次CT循环检测后，根据电流传感器的采样结果识别电流传感器的连接状态；步骤三、处理与警告：根据确定的电流传感器的连接状态，通过控制器自动处理反馈的采样值，修正为正确的采样量或者报警，使得电流传感器错误连接时也能正常工作。本发明具有识别CT的连接方式并修正，保证CT错误连接时也能正常工作的特点。

Description

一种电网电流传感器的连接识别检测方法
技术领域
本发明涉及一种电路连接识别方法，特别是一种电网电流传感器的连接识别检测方法。
背景技术
为了满足电网的入网功率限值要求，发电设备需要通过电流传感器（CT）采集用户电网接口处的电流，实时计算并控制自己的入网功率。目前常见的CT为可打开的圆环状结构，方便用户自行安装到电网入户端。为了能够正确地采集电流，CT的安装需要注意圆环面的朝向，否则很可能采集到反向的电流。此外，对于单相三线制或者三相三线制的电网，需要多个CT接到对应的多个线上。由于CT的连接需要注意的地方较多，用户在安装过程中一般仅仅依赖说明书的记载或者经验进行安装，很容易出现连接错误的情况，导致CT无法正常工作。现有的技术中并没有能够准确识别处CT连接方式的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电网电流传感器的连接识别检测方法。本发明具有识别CT的连接方式并修正，保证CT错误连接时也能正常工作的特点。
本发明的技术方案：一种电网电流传感器的连接识别检测方法，包括以下步骤：
步骤一、CT循环检测：对电路中的N个电流传感器进行若干次CT循环检测，每次CT循环检测为在电网规定的检测时间内进行若干轮扰动检测，每轮扰动检测为：每隔时间T，依次向N个电流传感器所在的电力连接线上施加一次扰动；
步骤二、采样反馈：每次CT循环检测后，根据电流传感器的采样结果识别电流传感器的连接状态；
步骤三、处理与警告：根据CT循环检测后确定的电流传感器的连接状态，通过控制器自动处理反馈的采样值，修正为正确的采样量或者报警，使得电流传感器错误连接时也能正常工作。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，在步骤一之前，先检测电网中每个电流传感器的采样电流，若电流传感器采集到有效电流，则该电流传感器进行一次CT循环检测；若电流传感器没有采集到有效电流，则该电流传感器进行周期性的CT循环检测，直至采集到有效电流。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤一中，施加扰动之前还需要确定电路具备CT循环检测的检测条件，所述CT循环检测的检测条件为设备处于开机的正常状态且电网环境适合施加扰动。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤一中，扰动的形式包括无功扰动、有功扰动和电流谐波扰动。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤一中，对于单相三线制或者三相四线制电网，分相控制进行施加扰动，即每隔一定时间分别向每相施加扰动。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤一中，对于三相三线制电网，先找到不接CT的相，然后依次向CT所在的相与不接CT的相施加相反的扰动，进行扰动检测，满足三相电流之和为0。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤二中，每轮扰动检测采样反馈，若电流传感器的电流采样值与扰动值一致，电流采样方向与扰动方向相反，则认为电流传感器反向连接；若电流传感器的电流采样与其他电流传感器的扰动相关联，则认为该电流传感器错位连接；若电流传感器的电流采样与扰动毫无关联，则认为电流传感器未连接或故障；若电流传感器的电流采样与扰动一致，则认为电流传感器正确连接。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，每轮扰动检测后，若检测到电流传感器为未连接或者故障，则故障检测扰动轮数加1，否则电流传感器的总检测扰动轮数加1，直至电流传感器的故障检测扰动轮数达到阈值A2或者总检测扰动轮数达到阈值A3，确定本次CT循环检测的电流传感器的连接状态，视为完成一次循环CT检测；其中2≤A3＜A2。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，一次CT循环检测中，令电网规定的检测时间为Tgrid，则一轮扰动所需的时间T1为：T1 = N*T；一次CT循环检测，检测CT错误所需的最短时间T2为：T2 = A2*T1；检测CT时因误判而被耽误的最多时间T3为：T3 =（A3 -1）*T1；要求CT检测到错误的最长用时要短于电网规定的检测时间，即T2 + T3 < Tgrid。
前述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法中，所述步骤三具体为，CT循环检测后，若电流传感器判断为反向连接，则通过控制器将采样值取反；若电流传感器判断为错位连接，则通过控制器调整电流对应的相，使得电流传感器错误连接时也能正常工作；若电流传感器判断为未连接或者故障，则报警提醒用户。
与现有技术相比，本发明通过控制发电设备向电网施加额外的扰动，然后根据CT的采样反馈，自动识别CT的连接是否正确，根据情况选择向用户发出CT连接异常的提醒，或者控制器自动处理CT的采样值，修正为正确的采样量，使得CT错误连接时也能正常工作，无需用户再重新安装CT。
进一步，本发明在检测前，首先判断CT的否为采集到有效电流，对CT是否被重新安装做初步判断，这样只有在入网功率很小，CT采集不到有效电流时，才周期性地施加扰动，避免其他的正常工作状态下频繁施加扰动；
因此，本发明具有识别CT的连接方式并修正，保证CT错误连接时也能正常工作的特点。
附图说明
图1是本发明中电网、发电设备和电流传感器的电路连接结构示意图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：
如图1所示，CT1和CT2用于采集入网端的电流，CT1和CT2容易存在接错的情况，比如CT1的方向反了，CT1和CT2互换了，CT1或者CT2没有扣紧、无法采样等等，因此需要进行识别检测。
如图2所示，一种电网电流传感器的连接识别检测方法，包括以下步骤：
步骤一、电流采样:
首先检测电路中的N个电流传感器的采样电流，若CT采集到有效电流，则认为该CT没有被人拆卸安装，则清除连续扰动标志，对该CT进行一次CT循环检测。因为外界的负载比较复杂，有可能CT采集的扰动是用户投切负载产生的，因此一次CT循环检测需要若干轮的扰动检测来确定CT的连接是否正常；
若电流传感器没有采集到有效电流，说明CT上的电流很小，无法判断CT是否被取下重新安装或者CT是否出现故障，则置位连续扰动标志，进行周期性的至少两次CT循环检测，不断识别CT是否连接正确，保证及时发现CT的连接是否有误。每次CT循环检测之后，都进行CT有效电流检测，直至CT检测到有效电流，则停止CT循环检测。
该步骤主要是识别CT是否被人取下重新安装。因为电网对CT连接错误的检测时间是有规定，必须迅速检测到CT的连接是否正确，因此当电流传感器没有检测到有效电流时，需要不停地做检测。而如果CT检测到有效电流，一般认为CT这段时间内没有被人拆卸安装，只需要执行一次CT循环检测即可，这样可以避免频繁往电网施加扰动。
有效电流的判断有多种形式，可以是电流量或者据此电流计算的电气量大于阈值A1，阈值A1的取值主要与CT的采样偏差有关，不同的电气量对应的阈值A1不同。例如电流量大于0.2A、无功功率大于25Var、有功功率大于25W等都算是有效电流。
步骤二、CT循环检测：
确定电路的CT循环检测条件，保证设备处于开机的正常状态且电网环境适合施加扰动下施加扰动，若设备未开机，或者处于故障穿越状态，以及其他特殊情况下，无法或者不宜施加扰动。需要等待一段时间直到电路具备了进行CT循环检测的条件，再施加扰动。
对电路中的N个电流传感器进行CT循环检测，每次循环CT循环检测为在电网规定的检测时间内进行若干轮扰动检测，每轮扰动检测为：每隔时间T，依次向N个电流传感器所在的电力连接线上施加一次扰动。
扰动的形式有很多种，包括无功扰动、有功扰动和电流谐波扰动等。其中扰动量为尽量不影响电网，又具备一定的抗干扰能力，且能够被CT识别检测的值。
如果扰动的形式是谐波，比如注入3次谐波2A，那么CT上应该能检测到约2A的3次谐波增量。如果扰动的形式是无功，那么CT上的电流会有相位的变化，需要用CT采到的电流与相应的电压做运算，算出无功值。如果扰动的形式是有功，那么CT上的电流会有幅值的变化，同样需要结合电压计算出有功值。
对于单相三线制或者三相四线制电网，分相控制进行施加扰动，即每隔一个时间段，分别向每相施加一定的扰动。例如：对于单相三线制，每隔30s，在L1和N线之间注入100Var的无功，持续0.5秒钟。扰动的强度和持续时间可以根据实际情况动态调整，充分利用好电网法规要求的时限，将扰动分散开，避免受到短时间内电网的剧烈波动，并保证扰动达到稳定检测状态。
对于三相三线制电网，若采用两个CT，则先找到不接CT的相，然后依次检测剩余两相的CT，检测时，向其中一个CT所在的相和不接CT的相分别施加相反的扰动，另一相不施加扰动，满足三相电流之和为0，判断CT的连接状态。例如：在A和B相接了CT，C相没有接CT，则检测A相的CT时，A相施加扰动量为I1，B相不施加，C相施加扰动量为-I1。同理检测B相的CT时，B相施加扰动量为I1，A相不施加，C相施加扰动量为-I1。
若采用三个CT，则令其中一个CT的采样值为0，然后按照上述方式再进行扰动检测。
步骤三、采样反馈：
每轮扰动检测采样，根据电流传感器的采样结果识别电流传感器的连接状态，向电流传感器对应的电力连接线上施加扰动，若电流传感器的电流采样值与实际扰动值一致，电流采样方向与扰动方向相反，则认为电流传感器反向连接；若电流传感器的电流采样与其他电流传感器的扰动相关联，则认为该电流传感器错位连接；若电流传感器的电流采样与扰动毫无关联，则认为电流传感器未连接或故障；若电流传感器的电流采样与扰动一致，则认为电流传感器正确连接。
每轮扰动检测后，若检测到电流传感器为未连接或者故障，则故障检测扰动轮数加1，否则电流传感器的总检测扰动轮数加1，直至电流传感器的故障检测扰动轮数达到阈值A2或者总检测扰动轮数达到阈值A3，确定本次CT循环检测的电流传感器的连接状态，电流传感器的连接状态或者故障状态被确定就视为完成一次循环CT检测；其中2≤A3＜A2。
一次CT循环检测中，令电网规定的检测时间为Tgrid，
则一轮扰动所需的时间T1为：T1 = N*T；
一次CT循环检测，检测CT错误所需的最短时间T2为：
T2 = A2*T1；
检测CT时因误判而被耽误的最多时间T3为：
T3 =（A3 - 1）*T1；
要求CT检测到错误的最长用时要短于电网规定的检测时间，即
T2 + T3 < Tgrid
该检测设计，使得当检测到CT故障时，可以多次确认，而检测到CT连接正常时，可以尽快完成检测，减小对电网的扰动次数。
步骤四、处理及告警：
根据确定的电流传感器的连接状态，通过控制器自动处理电流传感器的采样值，修正为正确的采样量或者报警，使得电流传感器错误连接时也能正常工作。
具体为：CT循环检测后，若电流传感器判断为反向连接，则通过控制器将电流采样值取反；若电流传感器判断为错位连接，则通过控制器调整电流对应的相（对调两个采样值），使得电流传感器错误连接时也能正常工作；若电流传感器判断为未连接或者故障，则报警提醒用户。
实际操作例：
步骤一、电流采样：以单相三线制为例，有L1线，L2线和N线，N线的电流很小，不配置CT，L1线和L2线上各有一个CT，分别命名为CT1和CT2。对电路中的CT1和CT2进行电流采样检测，CT1和CT2的采样电流的有功功率均小于阈值25W，则对CT1和CT2进行周期性的多次CT循环检测。
步骤二、CT循环检测：电网规定的检测时间为5min，每次CT循环检测为，每隔30s，分别向CT1和CT2所在的电力连接线上注入100Var的无功扰动，每次扰动持续时间为0.5s。即在t=0时刻，向L1线和 N线之间施加100Var的无功扰动，检测CT1上的电流；在t=30s时刻，向L2线和N线之间施加100Var的无功扰动，检测CT2上的电流。此为一轮扰动，一轮的扰动时间为1min。
步骤三、采样反馈：若在向L1线和 N线之间施加100Var的无功扰动时，CT1采集到100Var的无功增量，则认为CT1连接正常；若CT1采集到-100Var的无功增量，则认为CT1反向连接；若CT1的采样没有发生变化，而CT2采集到100Var的无功增量，则认为CT2接到L1线上了；若CT1的采样没有发生变化，CT2采集到-100Var的无功增量，则认为CT2反向连接到L1线上了。如果CT1和CT2都没有无功增量，则认为CT1故障或者未连接，将CT1的故障检测扰动轮数加1，否则CT1的总检测扰动轮数加1。同理向L2线和N线之间施加100Var的无功扰动，通过CT2的采样电流，判断CT2的连接状态。这是当前轮扰动的判断结果，然后继续下一轮的扰动检测，直至CT1的故障检测扰动轮数达到阈值A2或者CT1的总检测扰动轮数达到阈值A3，则完成CT1的连接状态检测；直至CT2的故障检测扰动轮数达到阈值A2或者CT2的总检测扰动轮数达到阈值A3，则完成CT2的连接状态检测。此为完成一次循环CT检测。
令A2=3，A3=2，若在第一轮扰动中因为误判认为CT1连接正常，接下来连续判断3轮扰动都认为CT1连接错误，则在第四分钟认定CT1连接错误。即总的一次CT循环检测时间为4min，小于电网规定的检测时间。最终确定一次CT循环检测后的CT1和CT2的状态。每次CT循环检测后，都要再次检测CT1和CT2的采样电流，若采集到有效电流，则无需再次CT循环检测。
步骤四、处理及警告：定义CT1的电流采样量为I1，CT2的电流采样量为I2；L1线上的电流为IL1，L2线上的电流为IL2；控制器用IL1和IL2做功率计算和控制。每次CT循环检测后，若CT1连接正确，则IL1 = I1;若CT1反向连接，则IL1 =- I1;若CT2接到L1线上了，则IL1 = I2;若CT2反向连接到L1线上了，则IL1 = -I2;
IL2的赋值方式按照上述的原则类推。

Claims (10)

1.一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、CT循环检测：对电路中的N个电流传感器进行若干次CT循环检测，每次CT循环检测为在电网规定的检测时间内进行若干轮扰动检测，每轮扰动检测为：每隔时间T，依次向N个电流传感器所在的电力连接线上施加一次扰动；
步骤二、采样反馈：每次CT循环检测后，根据电流传感器的采样结果识别电流传感器的连接状态；
步骤三、处理与警告：根据确定的电流传感器的连接状态，通过控制器自动处理反馈的采样值，修正为正确的采样量，使得电流传感器错误连接时也能正常工作或者报警。
2.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：在步骤一之前，先检测电网中每个电流传感器的采样电流，若电流传感器采集到有效电流，则该电流传感器进行一次CT循环检测；若电流传感器没有采集到有效电流，则该电流传感器进行周期性的CT循环检测，直至采集到有效电流。
3.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤一中，施加扰动之前还需要确定电路具备CT循环检测的检测条件，所述CT循环检测的检测条件为设备处于开机的正常状态且电网环境适合施加扰动。
4.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤一中，扰动的形式包括无功扰动、有功扰动和电流谐波扰动。
5.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤一中，对于单相三线制或者三相四线制电网，分相控制进行施加扰动，即每隔一定时间分别向每相施加扰动。
6.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤一中，对于三相三线制电网，先找到不接CT的相，然后依次向CT所在的相与不接CT的相施加相反的扰动，进行扰动检测，满足三相电流之和为0。
7.根据权利要求1所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤二中，每轮扰动检测采样反馈，若电流传感器的电流采样值与扰动值一致，电流采样方向与扰动方向相反，则认为电流传感器反向连接；若电流传感器的电流采样与其他电流传感器的扰动相关联，则认为该电流传感器错位连接；若电流传感器的电流采样与扰动毫无关联，则认为电流传感器未连接或故障；若电流传感器的电流采样与扰动一致，则认为电流传感器正确连接。
8.根据权利要求7所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：每轮扰动检测后，若检测到电流传感器为未连接或者故障，则故障检测扰动轮数加1，否则电流传感器的总检测扰动轮数加1，直至电流传感器的故障检测扰动轮数达到阈值A2或者总检测扰动轮数达到阈值A3，确定本次CT循环检测的电流传感器的连接状态，视为完成一次循环CT检测；其中2≤A3＜A2。
9.根据权利要求8所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：一次CT循环检测中，令电网规定的检测时间为Tgrid，则一轮扰动所需的时间T1为：T1＝N*T；一次CT循环检测，检测CT错误所需的最短时间T2为：T2＝A2*T1；检测CT时因误判而被耽误的最多时间T3为：T3＝(A3-1)*T1；要求CT检测到错误的最长用时要短于电网规定的检测时间，即T2+T3<Tgrid。
10.根据权利要求7所述的一种电网电流传感器的连接识别检测方法，其特征在于：所述步骤三具体为，CT循环检测后，若电流传感器判断为反向连接，则通过控制器将采样值取反；若电流传感器判断为错位连接，则通过控制器调整电流对应的相，使得电流传感器错误连接时也能正常工作；若电流传感器判断为未连接或者故障，则报警提醒用户。
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