CN112731206B - 一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，若保护电流有流，无论测量电流是否有流，都判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；若保护电流无流且测量电流无流，则判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；若保护电流无流且测量电流有流，则判断合并单元内部保护电流互感器发生断线。本发明在不更改现有模拟量输入式合并单元硬件的情况下，对接入合并单元的保护电流、测量电流采样值进行无流/有流判别，从而快速判断内部保护电流互感器是否断线，若断线，则可迅速将合并单元采样值报文中对应的保护电流数据品质置为无效，并发告警，防止变电站继电保护装置使用异常采样数据进行保护计算，降低误动风险。

Description

一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法
技术领域
本发明涉及一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，属于变电站智能自动安全控制技术领域。
背景技术
由于电子式互感器在应用过程中问题频发，可靠性未能得到充分认可，自2011年以来，模拟量输入式合并单元逐渐取代数字量输入式合并单元成为国内智能变电站实现数字化采样的主流设备。
模拟量输入式合并单元通过内部互感器从一次互感器接入电流、电压信号，转变为小电压信号后输入到A/D芯片，最终输出数字量信号给继电保护装置。目前市面上的A/D芯片在保护电流互感器断线导致输入端空载时，会输出一个直流分量。因焊接质量不佳、器件损坏等原因，由合并单元内部保护电流互感器断线引起的继电保护装置保护误动事故时有发生，给电网安全稳定运行带来隐患。
为了防止合并单元在内部保护电流互感器断线时输出大值，目前市场上的合并单元普遍通过硬件回路设计，将A/D回路输入端空载时产生的直流分量降低到5％额定电流以下，从而在一定程度上降低了继电保护设备误动的可能性。但这一方法本身并不能检测出合并单元内部保护电流互感器断线这一设备故障状态，继电保护装置仍然会使用断线后的异常数据进行保护计算，从而存在一定概率导致保护装置误动。
另一方面，因为模拟量输入式合并单元在我国智能变电站中应用极广，对设备进行硬件改进的成本巨大。
因此，亟待一种模拟量输入式合并单元内部保护电流互感器断线进行检测方法，在不更改现有模拟量输入式合并单元硬件的前提下，准确识别采样数据的有效性，从而避免保护装置误动。
发明内容
目的：在于针对A/D回路输入端空载时产生的直流分量低于5％额定值的模拟量输入式合并单元带来的不足，本发明提供一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，可以快速诊断出保护电流互感器断线的异常状况，将相应采样数据的品质置为无效，从而防止变电站继电保护装置使用错误数据，降低误动风险。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，包括如下步骤：
若保护电流有流，无论测量电流是否有流，都判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流无流，则判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流有流，则判断合并单元内部保护电流互感器发生断线。
作为优选方案，保护电流无流的判断步骤如下：
设置保护电流的无流判据：
Max(|IP1|,|IP2|,...,|IPk|)＜5％IN
其中，IP1,IP2,...,IPk为连续k个保护电流数字量信号离散采样点数值，IN为额定电流；
将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与5％的额定电流进行比较，如果小于5％的额定电流，则判定保护电流无流。
作为优选方案，测量电流有流的判断步骤如下：
设置测量电流有流的判据一、判据二；
判据一：Max(|IM1|,|IM2|,...,|IMk|)≥x％IN
判据二：
Max(||IM1|-|IM(1-period)||,||IM2|-|IM(2-period)||,...,||IMk|-|IM(k-period)||)＜10％IMpre
其中，IMpre≥5％IN，IM1,IM2,...,IMk为连续k个测量电流数字量信号离散采样点数值，IM(1-period),IM(2-period),...,IM(k-period)为连续k个前一周波对应的采样点的测量电流数字量信号离散采样点数值，period为每周波采样点数，IN为额定电流，IMpre为前一周波的测量电流数字量信号有效值；
将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与x％的额定电流的设定电流值进行比较，如果大于等于该设定电流值；或者当在前一周波的测量电流数字量信号有效值大于等于5％额定电流时，如连续k个离散采样点数值的绝对值与前一周波对应的采样点的离散采样点数值的绝对值之差的绝对值中最大值小于10％前一周波的测量电流数字量信号有效值，均判定测量电流有流。
作为优选方案，合并单元的采样频率为4000Hz。
作为优选方案，k＝3。
作为优选方案，x≥5。
作为优选方案，合并单元输出IEC61850-9-2以太网采样值报文或IEC 60044-8规定的FT3格式采样值报文，每一个数据通道都有与数据通道对应的保护电流数据品质标志位，用以表示该数据通道的数据是否有效。
作为优选方案，若保护电流互感器发生断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为无效，同时发告警信号；
若保护电流互感器未发生断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为有效，告警信号返回。
作为优选方案，保护电流数字量信号设置为合并单元通过内部保护电流互感器采集电流信号经A/D采样回路转换得到。
作为优选方案，测量电流数字量信号设置为合并单元通过内部测量电流互感器采集电流信号经A/D采样回路转换得到。
有益效果：本发明提供的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，在不更改现有模拟量输入式合并单元硬件的情况下，对接入合并单元的保护电流、测量电流采样值进行无流/有流判别，从而快速判断内部保护电流互感器是否断线，若断线，则可迅速将合并单元采样值报文中对应的保护电流数据品质置为无效，并发告警，防止变电站继电保护装置使用异常采样数据进行保护计算，降低误动风险。
附图说明
图1是保护电流采样回路示意图。
图2是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，合并单元内的保护电流互感器通过导线依次连接RC滤波回路、运算放大器、经ADC进行模数转换后发给继电保护装置。
如图2所示，一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，包括以下步骤：
步骤(1)，合并单元通过内部保护电流互感器、测量电流互感器分别将同相的保护电流、测量电流转变为保护电流电压信号、测量电流电压信号。
步骤(2)，合并单元通过A/D采样回路分别将保护电流电压信号、测量电流电压信号转变为保护电流数字量信号、测量电流数字量信号，当保护电流A/D采样回路输入端、测量电流A/D采样回路输入端空载时，转变的保护电流数字量信号、测量电流数字量信号小于5％额定电流。
步骤(3)，合并单元CPU对步骤(2)中的保护电流数字量信号、测量电流数字量信号进行处理，判断保护电流是否无流、测量电流是否有流。
具体的，保护电流的无流判据：
Max(|IP1|,|IP2|,...,|IPk|)＜5％IN
IP1,IP2,...,IPk为连续k个保护电流数字量信号离散采样点数值，IN为额定电流。将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与5％的额定电流进行比较，如果小于5％的额定电流，则判定保护电流无流。
测量电流的有流判据：
判据一：Max(IM1|,|IM2|,...,|IMk|)≥x％IN,(x≥5)，或
判据二：
Max(||IM1|-|IM(1-period)||,||IM2|-|IM(2-period)||,...,||IMk|-|IM(k-period)||)＜10％IMpre，其中，IMpre≥5％IN
IM1,IM2,...,IMk为连续k个测量电流数字量信号离散采样点数值，IM(1-period),IM(2-period),...,IM(k-period)为连续k个前一周波对应的采样点的测量电流数字量信号离散采样点数值，period为每周波采样点数，IN为额定电流，IMpre为前一周波的测量电流数字量信号有效值。
根据判据一，将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与x％的额定电流的设定电流值进行比较，如果大于等于该设定电流值，则判定测量电流有流。为提高测量电流有流判据的准确度，设定电流值为大于等于5％额定电流值。
根据判据二，当在前一周波的测量电流数字量信号有效值大于等于5％额定电流时，如连续k个离散采样点数值的绝对值与前一周波对应的采样点的离散采样点数值的绝对值之差的绝对值中最大值小于10％前一周波的测量电流数字量信号有效值，则判定测量电流有流。
为了加快保护电流互感器断线判定的速度，对于采样频率为4000Hz的合并单元，可取k＝3，即取连续3个采样点进行比较判定。
步骤(4)，根据步骤(3)的判定结果，合并单元CPU判断内部保护电流互感器是否发生断线：
若保护电流有流，无论测量电流是否有流，都判定内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流无流，则判定内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流有流，则判定内部保护电流互感器发生断线。
步骤(5)，合并单元输出IEC61850-9-2以太网采样值报文或IEC60044-8规定的FT3格式采样值报文，每一个数据通道都有与其对应数据品质标志位，用以表示该数据通道的数据是否有效。根据步骤(4)对内部保护电流互感器断线的判定结果，对合并单元输出的保护电流数据品质进行处理，并做相应的告警处理：
若保护电流互感器断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为无效，同时发告警信号；
若保护电流互感器未断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为有效，告警信号返回。
实时计算同相的保护电流采样值和测量电流采样值，在保护电流无流且测量电流有流时，模拟量输入式合并单元快速将发出的该相保护电流数字采样通道的品质置为无效，从而闭锁继电保护相关保护功能，避免保护误动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
若保护电流有流，无论测量电流是否有流，都判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流无流，则判定合并单元内部保护电流互感器未发生断线；
若保护电流无流且测量电流有流，则判断合并单元内部保护电流互感器发生断线；
保护电流无流的判断步骤如下：
设置保护电流的无流判据：
Max(|IP1|,|IP2|,...,|IPk|)＜5％IN
其中，IP1,IP2,...,IPk为连续k个保护电流数字量信号离散采样点数值，IN为额定电流；
将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与5％的额定电流进行比较，如果小于5％的额定电流，则判定保护电流无流；
测量电流有流的判断步骤如下：
设置测量电流有流的判据一、判据二；
判据一：Max(|IM1|,|IM2|,...,|IMk|)≥x％IN
判据二：
Max(||IM1|-|IM(1-period)||,||IM2|-|IM(2-period)||,...,||IMk|-|IM(k-period)||)＜10％IMpre
其中，IMpre≥5％IN，IM1,IM2,...,IMk为连续k个测量电流数字量信号离散采样点数值，IM(1-period),IM(2-period),...,IM(k-period)为连续k个前一周波对应的采样点的测量电流数字量信号离散采样点数值，period为每周波采样点数，IN为额定电流，IMpre为前一周波的测量电流数字量信号有效值；
将连续k个离散采样点数值的绝对值中最大值与x％的额定电流的设定电流值进行比较，如果大于等于该设定电流值；或者当在前一周波的测量电流数字量信号有效值大于等于5％额定电流时，如连续k个离散采样点数值的绝对值与前一周波对应的采样点的离散采样点数值的绝对值之差的绝对值中最大值小于10％前一周波的测量电流数字量信号有效值，均判定测量电流有流。
2.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：所述合并单元的采样频率为4000Hz。
3.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：所述k＝3。
4.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：所述x≥5。
5.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：所述合并单元输出IEC61850-9-2以太网采样值报文或IEC 60044-8规定的FT3格式采样值报文，每一个数据通道都有与数据通道对应的保护电流数据品质标志位，用以表示该数据通道的数据是否有效。
6.根据权利要求5所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：若保护电流互感器发生断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为无效，同时发告警信号；
若保护电流互感器未发生断线，则合并单元将输出的保护电流数据品质置为有效，告警信号返回。
7.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：保护电流数字量信号设置为合并单元通过内部保护电流互感器采集电流信号经A/D采样回路转换得到。
8.根据权利要求1所述的一种模拟量输入式合并单元保护电流互感器断线检测方法，其特征在于：测量电流数字量信号设置为合并单元通过内部测量电流互感器采集电流信号经A/D采样回路转换得到。
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