CN113640702A - 一种具有电流回路自检功能的零序保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有电流回路自检功能的零序保护装置及方法，其通过低频非工频电流输入至零序电流互感器，能够有效避免回路检测时零序保护产生误动，保障了供电可靠性，同时，由于采用低频非工频电流减小了二次回路的阻抗，提供了检测灵敏度。同时，将零序电流互感器获取的二次电流分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量，通过50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量分别识别零序电流二次回路的零序保护动作和接触状态，进而实现了对零序电流互感器及二次回路进行不停电检测。

Description

一种具有电流回路自检功能的零序保护装置及方法

技术领域

本申请涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种具有电流回路自检功能的零序保护装置及方法。

背景技术

目前，由于10kV保护装置的零序电流保护因正常运行时无电流产生，导致难以监视和预警零序电流二次回路异常，特别是在10kV零序电流保护二次回路断线时，如果二次回路再发生单相接地，将导致该保护拒动和大面积停电的事故。

因此，为了检测10kV零序电流保护二次回路的工作状况，传统方式是通过人工进行排查，主要是进行外观和紧固二次接线的不停电检查，或是采用零序保护二次加量试验或测量电流回路电阻等的一次设备停电检查，但人工检测不仅费时费力，而且，影响供电可靠性。

公开号为CN112485581A的中国发明申请专利公开了一种零序电流互感器及其二次回路检测装置及方法，其是在零序电流互感器上采用一次耦合高频非工频电流方法进行检测，能够对零序电流互感器的二次回路进行检测，但其所使用的检测电流频率高，导致检测电流流通的阻抗较大，造成检测灵敏度不高。

发明内容

本申请提供了一种具有电流回路自检功能的零序保护装置及方法，用于解决检测灵敏度较低的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种具有电流回路自检功能的零序保护装置，包括：零序电流互感器、低频电流产生模块、电流采集模块和保护处理器；

所述零序电流互感器安装于开关柜的零序电流二次回路中，用于获取所述零序电流二次回路的二次电流；

所述低频电流产生模块的输出端与所述零序电流互感器的输入端连接，所述低频电流产生模块用于向所述零序电流互感器输入低频非工频电流，使得所述零序电流互感器感应生成二次电流发送至所述零序电流二次回路，所述低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值；

所述电流采集模块的输入端与所述零序电流互感器的输出端连接，所述所述电流采集模块的输出端与所述保护处理器的输入端连接，用于通过所述零序电流互感器采集零序电流二次回路中的二次电流，还用于将所述二次电流进行模数转换为电流数字信号，还用于将所述电流数字信号传输至所述保护处理器；

所述保护处理器的输出端分别与所述低频电流产生模块的控制端和所述通讯模块连接，所述保护处理器的输入端与所述电流采集模块的输出端连接，用于基于用户预先设定的工作指令控制所述低频电流产生模块工作，还用于接收所述电流采集模块传输的所述电流数字信号，还用于基于傅里叶变换算法将所述电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量；还用于判断所述50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，还用于当判断所述50Hz工频电流分量大于所述零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，还用于根据所述保护跳闸信号在所述零序电流互感器达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸；

所述保护处理器还用于计算所述低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，还用于根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态；还用于将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

优选地，本装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述保护处理器连接，用于用户向所述保护处理器发送工作设定指令，所述工作设定指令包括检测时间周期、低频非工频电流设定值、检测启动信号、所述零序保护动作预定值和所述预设的比值阈值；

还用于接收所述保护处理器传输的所述电流数字信号、所述50Hz工频电流分量、所述低频非工频电流分量、所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果。

优选地，本装置还包括通讯模块；

所述通讯模块用于接收所述保护处理器发送的所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果，所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果包括接触完好、接触不良和接触开路；还用于将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果打包为软报文，还用于将所述软报文通过TCP/IP通信协议上传至所述外部的主站系统，所述软报文包括所述保护跳闸信号、所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果、所述开关柜的预置编号和所述零序电流二次回路的预置编号。

优选地，所述外部的主站系统包括自动化通信系统和测控告警系统；

所述自动化通信系统用于根据所述软报文生成工作票数据；

所述测控告警系统用于根据所述软报文生成告警信号。

优选地，本装置还包括电压值测量模块，所述电压值测量模块与所述低频电流产生模块连接，用于获取所述低频电流产生模块输出的低频非工频电压，还用于将所述低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，还用于将所述低频非工频数字电压值传输至所述保护处理器；

所述保护处理器还用于计算所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，还用于根据所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到所述零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据，还用于根据所述接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，还用于对所述接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，还用于对所述接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；还用于根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断所述零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，还用于当所述阻值变化率大于所述预设的阻值变化率时，判定所述零序电流二次回路的接触电阻劣化。

优选地，所述保护处理器还用于当所述比值K大于或等于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触完好；还用于当所述比值K小于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触不良或接触开路。

优选地，本装置还包括电源模块，所述电源模块分别与所述低频电流产生模块、所述电流采集模块和所述保护处理器电连接。

第二方面，本发明还提供了一种具有电流回路自检功能的零序保护方法，应用上述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，包括以下步骤：

S1、通过保护处理器基于用户预先设定的工作指令发送至低频电流产生模块，以控制所述低频电流产生模块按照用户预先设定的工作指令启动工作；

S2、通过所述低频电流产生模块向零序电流互感器输入低频非工频电流，使得所述零序电流互感器感应生成二次电流发送至零序电流二次回路，所述低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值；

S3、通过电流采集模块通过所述零序电流互感器采集所述零序电流二次回路中的所述二次电流，将所述二次电流进行模数转换为电流数字信号后，将所述电流数字信号传输至所述保护处理器；

S4、通过所述保护处理器接收所述电流采集模块传输的所述电流数字信号后，基于傅里叶变换算法将所述电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量；

S5、通过所述保护处理器判断所述50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，当判断所述50Hz工频电流分量大于所述零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，根据所述保护跳闸信号在所述零序电流互感器达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸；

S6、通过所述保护处理器计算所述低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态；

S7、通过所述保护处理器将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

优选地，步骤S4之后还包括：

S411、获取所述低频电流产生模块输出的低频非工频电压，将所述低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，将所述低频非工频数字电压值传输至所述保护处理器；

S412、通过所述保护处理器计算所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，根据所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到所述零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据；

S413、通过所述保护处理器根据所述接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，对所述接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，对所述接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；

S414、通过所述保护处理器根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断所述零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，当所述阻值变化率大于所述预设的阻值变化率时，判定所述零序电流二次回路的接触电阻劣化。

优选地，步骤S6中的根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态的步骤具体包括：

当所述比值K大于或等于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触完好；当所述比值K小于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触不良或接触开路。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过产生小于0.8倍预设零序保护动作电流值的低频非工频电流输入至零序电流互感器，能够有效避免回路检测时零序保护产生误动，保障了供电可靠性，同时，由于采用低频非工频电流减小了二次回路的阻抗，提供了检测灵敏度。同时，将零序电流互感器获取的二次电流分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量，通过50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量分别识别零序电流二次回路的零序保护动作和接触状态，进而实现了对零序电流互感器及二次回路进行不停电检测。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置，包括：零序电流互感器11、低频电流产生模块12、电流采集模块13和保护处理器14；

零序电流互感器11安装于开关柜的零序电流二次回路中，用于获取零序电流二次回路的二次电流；

在一般示例中，其零序电流互感器11一般安装在10kV间隔的一次电缆层或开关柜内。

低频电流产生模块12的输出端与零序电流互感器11的输入端连接，低频电流产生模块12用于向零序电流互感器11输入低频非工频电流，使得零序电流互感器11感应生成二次电流发送至零序电流二次回路，低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值；

需要说明的是，本实施例使用低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值对检测电流进行限制，由于通过外部注入电流方式不能绝对保证不影响50Hz工频量保护的串扰，而采用小于工频量保护动作值的外部注入电流，能够有效避免回路检测时零序保护误动的可能。

同时，由于在零序电流互感器11耦合注入了低频非工频电流，由于零序电流二次回路中遇到的阻抗Z＝jωL，其中，j表示纯虚数，ω表示电流频率对应的角速度，L表示电感标称值。由此可知，频率越低，阻抗Z越小，电流二次回路中流过的低频非工频电流值就越大，检测灵敏度就越高。

电流采集模块13的输入端与零序电流互感器11的输出端连接，电流采集模块13的输出端与保护处理器14的输入端连接，用于通过零序电流互感器11采集零序电流二次回路中的二次电流，还用于将二次电流进行模数转换为电流数字信号，还用于将电流数字信号传输至保护处理器14；

保护处理器14的输出端分别与低频电流产生模块12的控制端和通讯模块连接，保护处理器14的输入端与电流采集模块13的输出端连接，用于基于用户预先设定的工作指令控制低频电流产生模块12工作，还用于接收电流采集模块13传输的电流数字信号，还用于基于傅里叶变换算法将电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量；还用于判断50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，还用于当判断50Hz工频电流分量大于零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，还用于根据保护跳闸信号在零序电流互感器11达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸；

需要说明的是，由于电流采集模块13所传输的电流数字信号为时域离散信号，因此，可以采用时间抽取的傅里叶变换算法将电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量。其中，50Hz工频电流分量用于零序保护启动，当零序保护启动时，同时，50Hz工频电流分量大于零序保护动作预定值，在达到零序保护动作时间后保护出口跳闸。

保护处理器14还用于计算低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，还用于根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别零序电流二次回路的接触状态；还用于将保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

在本实施例中，保护处理器14还用于当比值K大于或等于预设的比值阈值时，则判定零序电流二次回路接触完好；还用于当比值K小于预设的比值阈值时，则判定零序电流二次回路接触不良或接触开路。

需要说明的是，本实施例通过产生小于0.8倍预设零序保护动作电流值的低频非工频电流输入至零序电流互感器11，能够有效避免回路检测时零序保护产生误动，保障了供电可靠性，同时，由于采用低频非工频电流减小了二次回路的阻抗，提供了检测灵敏度。同时，将零序电流互感器11获取的二次电流分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量，通过50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量分别识别零序电流二次回路的零序保护动作和接触状态，进而实现了对零序电流互感器11及二次回路进行不停电检测。

以上为本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置的一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置的另一个实施例的详细描述。

为了便于理解，请参阅图2，本实施例是在上一个实施例的基础上，本装置还包括人机交互模块15、通讯模块16、电压值测量模块17和电源模块18；

人机交互模块15与保护处理器14连接，用于用户向保护处理器14发送工作设定指令，工作设定指令包括检测时间周期、低频非工频电流设定值、检测启动信号、零序保护动作预定值和预设的比值阈值；

需要说明的是，人机交互模块15为用户与保护处理器14之间的交互界面，用户通过人机交互模块15可以设定工作设定指令，其中，检测启动信号包括手动检测和自动检测，其手动检测是通过用户直接发生手动检测信号后，直接启动检测，而自动检测是需要等到到达一个检测时间周期后，自动启动检测工作。同时，工作设定指令中的各个设定值均为用户根据历史数据进行设定。

人机交互模块15还用于接收保护处理器14传输的电流数字信号、50Hz工频电流分量、低频非工频电流分量、保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果。

在本实施例中，人机交互模块15包括触摸屏和显示屏，以进行操作和显示相关数据。

通讯模块16用于接收保护处理器14发送的保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果，零序电流二次回路的接触状态的识别结果包括接触完好、接触不良和接触开路；还用于将保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果打包为软报文，还用于将软报文通过TCP/IP通信协议上传至外部的主站系统，软报文包括保护跳闸信号、零序电流二次回路的接触状态的识别结果、开关柜的预置编号和零序电流二次回路的预置编号。

在本实施例中，外部的主站系统包括自动化通信系统21和测控告警系统22；

自动化通信系统21用于根据软报文生成工作票数据；

需要说明的是，由于在不同的工作柜内的不同位置的零序电流二次回路可以设置不同的零序电流互感器11，因此，可以预先将开关柜和零序电流二次回路进行编号，并存储于保护处理器14中，当出现检测异常时，则将相应的开关柜的预置编号和零序电流二次回路的预置编号打包进软报文内，通过软报文生成工作票数据，自动化通信系统21可以连接电网工作票系统，以便于后续运维人员可以快速查找到相关的零序电流二次回路进行维护。

测控告警系统22用于根据软报文生成告警信号。

需要说明的是，测控告警系统22生成的告警信号可以用声/光形式进行报警。

电压值测量模块17与低频电流产生模块12连接，用于获取低频电流产生模块12输出的低频非工频电压，还用于将低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，还用于将低频非工频数字电压值传输至保护处理器14；

保护处理器14还用于计算低频非工频数字电压值和低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，还用于根据低频非工频数字电压值和低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据，还用于根据接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，还用于对接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，还用于对接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；还用于根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，还用于当阻值变化率大于预设的阻值变化率时，判定零序电流二次回路的接触电阻劣化。

需要说明的是，零序电流二次回路的接触电阻值的计算公式为，

R＝(U_cydp×cosθ)/I_cydp

式中，R表示接触电阻值，U_cydp表示低频非工频数字电压值，cosθ表示低频非工频数字电压值和低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，I_cydp表示低频非工频电流分量。

在计算获得零序电流二次回路的接触电阻值后，经过多次测量计算后，可以得到一系列接触电阻值时序数据，通过对接触电阻值时序数据进行曲线拟合，可以得到阻值时序曲线图，对接触电阻值时序数据进行时序差值处理，时序差值处理即将t+1时刻的接触电阻值和t时刻的接触电阻值做差，从而得到一系列接触电阻值变化率时序数据，通过对接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，可以得到阻值变化率时序曲线图。通过阻值时序曲线图和阻值变化率时序曲线图可以直观地展示二次回路接触电阻状态变化趋势，从而可以对未来一段时间的电阻接触值异常进行预测。在一般示例中，将阻值时序曲线图和阻值变化率时序曲线图传至人机交互模块15，以进行展示。

同时，通过将阻值变化率与预设的阻值变化率阈值进行比较，当阻值变化率大于预设的阻值变化率时，则说明接触电阻值的变化较大，说明零序电流二次回路的接触电阻本身出现劣化。

在一般示例中，在判断出零序电流二次回路的接触电阻出现劣化后，生成劣化信息发送至外部的主站系统，以通知运维人员进行维护。

电源模块18分别与低频电流产生模块12、电流采集模块13和保护处理器14电连接，电源模块18用于为低频电流产生模块12、电流采集模块13和保护处理器14进行供电。

以上为本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护装置的另一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护方法的实施例的详细描述。

为了便于理解，请参阅图3，本发明提供的一种具有电流回路自检功能的零序保护方法，应用了上述实施例中的具有电流回路自检功能的零序保护装置，包括以下步骤：

S1、通过保护处理器基于用户预先设定的工作指令发送至低频电流产生模块，以控制低频电流产生模块按照用户预先设定的工作指令启动工作。

S2、通过低频电流产生模块向零序电流互感器输入低频非工频电流，使得零序电流互感器感应生成二次电流发送至零序电流二次回路，低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值。

S3、通过电流采集模块通过零序电流互感器采集零序电流二次回路中的二次电流，将二次电流进行模数转换为电流数字信号后，将电流数字信号传输至保护处理器。

S4、通过保护处理器接收电流采集模块传输的电流数字信号后，基于傅里叶变换算法将电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量。

S5、通过保护处理器判断50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，当判断50Hz工频电流分量大于零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，根据保护跳闸信号在零序电流互感器达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸。

S6、通过保护处理器计算低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别零序电流二次回路的接触状态；

具体地，当比值K大于或等于预设的比值阈值时，则判定零序电流二次回路接触完好；当比值K小于预设的比值阈值时，则判定零序电流二次回路接触不良或接触开路。

S7、通过保护处理器将保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

进一步地，步骤S4之后还包括：

S411、获取低频电流产生模块输出的低频非工频电压，将低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，将低频非工频数字电压值传输至保护处理器；

S412、通过保护处理器计算低频非工频数字电压值和低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，根据低频非工频数字电压值和低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据；

S413、通过保护处理器根据接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，对接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，对接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；

S414、通过保护处理器根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，当阻值变化率大于预设的阻值变化率时，判定零序电流二次回路的接触电阻劣化。

进一步地，步骤S1之前包括：

S101、用户向保护处理器发送工作设定指令，工作设定指令包括检测时间周期、低频非工频电流设定值、检测启动信号、零序保护动作预定值和预设的比值阈值。

步骤S6之后包括：

通过人机交互模块接收保护处理器传输的电流数字信号、50Hz工频电流分量、低频非工频电流分量、保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果。

进一步地，步骤S7具体包括：

S701、通过通讯模块接收保护处理器发送的保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果，零序电流二次回路的接触状态的识别结果包括接触完好、接触不良和接触开路；

S702、将保护跳闸信号和零序电流二次回路的接触状态的识别结果打包为软报文，将软报文通过TCP/IP通信协议上传至外部的主站系统，软报文包括保护跳闸信号、零序电流二次回路的接触状态的识别结果、开关柜的预置编号和零序电流二次回路的预置编号。

进一步地，外部的主站系统包括自动化通信系统和测控告警系统；

则步骤S7之后包括，

S8、通过自动化通信系统用于根据软报文生成工作票数据；

S9、测控告警系统用于根据软报文生成告警信号。

需要说明的是，本实施例通过产生小于0.8倍预设零序保护动作电流值的低频非工频电流输入至零序电流互感器，能够有效避免回路检测时零序保护产生误动，保障了供电可靠性，同时，由于采用低频非工频电流减小了二次回路的阻抗，提供了检测灵敏度。同时，将零序电流互感器获取的二次电流分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量，通过50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量分别识别零序电流二次回路的零序保护动作和接触状态，进而实现了对零序电流互感器及二次回路进行不停电检测。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，包括：零序电流互感器、低频电流产生模块、电流采集模块和保护处理器；

所述零序电流互感器安装于开关柜的零序电流二次回路中，用于获取所述零序电流二次回路的二次电流；

所述低频电流产生模块的输出端与所述零序电流互感器的输入端连接，所述低频电流产生模块用于向所述零序电流互感器输入低频非工频电流，使得所述零序电流互感器感应生成二次电流发送至所述零序电流二次回路，所述低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值；

所述电流采集模块的输入端与所述零序电流互感器的输出端连接，所述所述电流采集模块的输出端与所述保护处理器的输入端连接，用于通过所述零序电流互感器采集零序电流二次回路中的二次电流，还用于将所述二次电流进行模数转换为电流数字信号，还用于将所述电流数字信号传输至所述保护处理器；

所述保护处理器的输出端分别与所述低频电流产生模块的控制端和所述通讯模块连接，所述保护处理器的输入端与所述电流采集模块的输出端连接，用于基于用户预先设定的工作指令控制所述低频电流产生模块工作，还用于接收所述电流采集模块传输的所述电流数字信号，还用于基于傅里叶变换算法将所述电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量；还用于判断所述50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，还用于当判断所述50Hz工频电流分量大于所述零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，还用于根据所述保护跳闸信号在所述零序电流互感器达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸；

所述保护处理器还用于计算所述低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，还用于根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态；还用于将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

2.根据权利要求1所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述保护处理器连接，用于用户向所述保护处理器发送工作设定指令，所述工作设定指令包括检测时间周期、低频非工频电流设定值、检测启动信号、所述零序保护动作预定值和所述预设的比值阈值；

还用于接收所述保护处理器传输的所述电流数字信号、所述50Hz工频电流分量、所述低频非工频电流分量、所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果。

3.根据权利要求1所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，还包括通讯模块；

所述通讯模块用于接收所述保护处理器发送的所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果，所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果包括接触完好、接触不良和接触开路；还用于将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果打包为软报文，还用于将所述软报文通过TCP/IP通信协议上传至所述外部的主站系统，所述软报文包括所述保护跳闸信号、所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果、所述开关柜的预置编号和所述零序电流二次回路的预置编号。

4.根据权利要求3所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，所述外部的主站系统包括自动化通信系统和测控告警系统；

所述自动化通信系统用于根据所述软报文生成工作票数据；

所述测控告警系统用于根据所述软报文生成告警信号。

5.根据权利要求1所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，还包括电压值测量模块，所述电压值测量模块与所述低频电流产生模块连接，用于获取所述低频电流产生模块输出的低频非工频电压，还用于将所述低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，还用于将所述低频非工频数字电压值传输至所述保护处理器；

所述保护处理器还用于计算所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，还用于根据所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到所述零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据，还用于根据所述接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，还用于对所述接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，还用于对所述接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；还用于根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断所述零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，还用于当所述阻值变化率大于所述预设的阻值变化率时，判定所述零序电流二次回路的接触电阻劣化。

6.根据权利要求1所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，所述保护处理器还用于当所述比值K大于或等于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触完好；还用于当所述比值K小于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触不良或接触开路。

7.根据权利要求1所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述低频电流产生模块、所述电流采集模块和所述保护处理器电连接。

8.一种具有电流回路自检功能的零序保护方法，应用权利要求1～7中任一项所述的具有电流回路自检功能的零序保护装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过保护处理器基于用户预先设定的工作指令发送至低频电流产生模块，以控制所述低频电流产生模块按照用户预先设定的工作指令启动工作；

S2、通过所述低频电流产生模块向零序电流互感器输入低频非工频电流，使得所述零序电流互感器感应生成二次电流发送至零序电流二次回路，所述低频非工频电流小于0.8倍预设零序保护动作电流值；

S3、通过电流采集模块通过所述零序电流互感器采集所述零序电流二次回路中的所述二次电流，将所述二次电流进行模数转换为电流数字信号后，将所述电流数字信号传输至所述保护处理器；

S4、通过所述保护处理器接收所述电流采集模块传输的所述电流数字信号后，基于傅里叶变换算法将所述电流数字信号分解为50Hz工频电流分量和低频非工频电流分量；

S5、通过所述保护处理器判断所述50Hz工频电流分量是否大于零序保护动作预定值，当判断所述50Hz工频电流分量大于所述零序保护动作预定值时，则生成保护跳闸信号，根据所述保护跳闸信号在所述零序电流互感器达到零序保护动作时间时，驱动保护出口跳闸；

S6、通过所述保护处理器计算所述低频非工频电流分量与低频非工频电流输出预定值的比值K，根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态；

S7、通过所述保护处理器将所述保护跳闸信号和所述零序电流二次回路的接触状态的识别结果上报至外部的主站系统。

9.根据权利要求8所述的具有电流回路自检功能的零序保护方法，其特征在于，步骤S4之后还包括：

S411、获取所述低频电流产生模块输出的低频非工频电压，将所述低频非工频电压模数转换为低频非工频数字电压值，将所述低频非工频数字电压值传输至所述保护处理器；

S412、通过所述保护处理器计算所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量之间相位角的余弦值，根据所述低频非工频数字电压值和所述低频非工频电流分量及其两者之间相位角的余弦值计算得到所述零序电流二次回路的接触电阻值，从而得到接触电阻值时序数据；

S413、通过所述保护处理器根据所述接触电阻值时序数据拟合成阻值时序曲线图，对所述接触电阻值时序数据进行时序差值处理，从而得到接触电阻值变化率时序数据，对所述接触电阻值变化率时序数据进行曲线拟合，从而得到阻值变化率时序曲线图；

S414、通过所述保护处理器根据阻值变化率与预设的阻值变化率阈值判断所述零序电流二次回路的接触电阻是否劣化，当所述阻值变化率大于所述预设的阻值变化率时，判定所述零序电流二次回路的接触电阻劣化。

10.根据权利要求8所述的具有电流回路自检功能的零序保护方法，其特征在于，步骤S6中的根据预设的比值阈值和比值K之间的比较关系识别所述零序电流二次回路的接触状态的步骤具体包括：

当所述比值K大于或等于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触完好；当所述比值K小于所述预设的比值阈值时，则判定所述零序电流二次回路接触不良或接触开路。

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