CN203490313U - Pt二次回路多点接地告警及定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及PT二次回路多点接地告警及定位系统，包括在线告警装置和多点接地定位仪，告警装置包括信号发生器及电流传感器，信号发生器包括壳体、按键、LCD显示屏及输入模块、CPU处理器、电阻法检测模块、分流法检测模块和报警模块，CPU处理器首先根据高精度电流传感器输出电流信息来选择合适的检测模块，同时对监测电压信息与电流信息进行采集，通过内置的模式匹配来判断系统是否有多点接地现象，并通过LCD显示屏显示，如发生多点接地立即通过报警模块发布短信；多点接地定位仪包括检测仪及与可开合电流传感器，可开合电流传感器的检测端设有一反馈线圈，检测仪显示模块可显示被测回路的电流大小信息。

Description

PT二次回路多点接地告警及定位系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统检测设备领域，具体是一种PT二次回路多点接地告警及定位系统。

背景技术

二次回路N线多点接地是指三相四线接线的电压电流互感器绕组二次回路中性线存在两个或多个接到厂站接地网（或N600）的接地点，并且从互感器落地端子箱到电能表电压二次回路中性线存在一个以上的接地点。

    在电力系统中，二次回路对保障系统安全运行起到非常重要的作用。系统正常运行情况下，为了保证人身和设备的安全，《电力作业现场安全规程》规定互感器二次回路的一个电气连接必须有一个可靠的接地点。同时为了保证继电保护和自动装置的正确工作，要求回路一点接地。但是，变电所二次回路连接设备繁多，延伸范围广，常常由于人为的接线错误或一些不可避免的自然规律，如绝缘的老化等，出现在一个电气连接的二次回路中出现多点接地，而且系统的二次回路大部分在室外，绝缘损坏的几率大，多点接地导致保护的不正确动作，造成大面积停电事故在系统屡屡发生。

二次回路多点接地的危害：1：烧毁屏蔽层、2：保护失效、3：计量误差。

目前,各电网所属范围内的变电站内电压二次回路接地情况，存在两点或多点接地现象，给继电保护装置造成了很大的安全隐患，由于电压二次回路接地现象容易出现却不易查找，目前电力系统缺少一种能在线监测二次交流电压回路中性线发生两点接地的在线监测装置。

目前排查 P T二次回路多点接地的常规手段是通过PT二次压降测试和 N线零序电流测量两种途径 , 但现场人员并没有专用设备来进行判断, 多点接地发生与否以及查找都非常困难。

当前在电能计量系统中，禁止计量电压二次回路多点接地的强调力度不够，在计量装置竣工验收中，还没有将排除多点接地作为现场核查的项目，在一些场站计量二次回路中还存在多点接地的情况。另外，由于计量二次回路多点接地造成的电压偏移不是十分明显（0.1V-0.5V的偏差，运行和测量根本就不会在意，而其对计量误差的影响却很明显），不影响系统的正常运行，因此这类多点接地现象比较隐蔽，不容易被发现。再者，多点接地现象的改造比较困难，即使发现也难于及时解决：通常需结合线路停电进行，而且是否可靠地消除了多余的接地点还必须在线路带电的情况下通过现场检测才能证实。

因此, 目前二次回路运行多点接地情况基本上处于两种状态：其一是二次回路本身长期处于多点接地的不健康状态，但现场人员无从得知二次回路是否正常；其二是二次回路已经明显反映出多点接地的特征，但由于缺相应的设备对其接地点进行查找，现场人员无从解决。由此可见，对于现场维护人员来讲,迫切的需要专用的二次回路多点接地监测系统与接地定位装置来彻底解决系统中遣留的安全隐患问题。

在电压互感器二次中性点（N600）出现多点接地时，若系统发生接地故障，短路电流可能流过变电站地网，在电压二次回路两接地点间形成电势差。此电势差将造成保护装置电压采样值严重偏差，引起保护装置的不正确动作。现场运行中曾多次保护误动作事故。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种及时、准确、有效地检测出变电站电压二次回路接地情况，及时排除多点接地隐患的PT二次回路多点接地告警及定位系统。

本实用新型技术方案分析和实现：

1．多点接地的现象

下面就二次回路经常发生的多点接地现象总结如下 ：  

(1).计量绕组在落地端子箱处接地，其计量二次回路采用 4芯电缆到控制室，在控制室的测控单元或电能表屏处电压回路又存在一个以上的接地点，从而构成多点接地。接地情况如附图 2 所示。 

(2) .电压互感器 N线直接接入到开关场零相小母线N600 ，电能表的 N相电压也直接取自控制小室N600，其接线示意图可以简化如附图3所示。

(3) .多绕组的电压互感器各绕组在P T落地端子 箱处共零线( N线) ，而各绕组分别在各自的控制小室接地，各绕组通过端子箱处的公共零线形成多点接地， 接线示意图如附图4所示。  

2．多点接地的特点 

P T二次压降三相不平衡，且比差、角差有正有负：当P T计量绕组二次回路有且只有一点接地时，三相 P T二次压降的比差通常为负值且大小基本相等，即便出现比差为正的现象，其数值也十分接近于零。但当存在多点接地时，三相P T二次压降比差和角差就会有正有负，且三相压降值不平衡(通常数值相差比较大) 。  

P T端N线有较大的零序电流：当P T计量二 次回路存在多点接地时，那么在 P T落地端子箱处的N线会有比较大的零序电流，通过电流钳型表可以比较方便地测出 N线电流的大小，通常 N线电流在30mA以上 。  

3．多点接地分析 

由于任一开关场的接地网(或N600)并不是一个理想的等电位面，当电压互感器二次回路不是通过一点接于接地网(或N600)，由于各接地点之间的电位并不完全一致，运行时就会产生地电流。在多点接地情况下，如果电能表侧存在一个接地点，那么电能表的每相电压将在正常电压的基础上迭加一个地电压，从而使得电能表处的电压幅值和相角都发生了改变；此时测得的P T二次回路电压降就会表现出三相电压降相差较大，而且三相电压降的比差和角差有正有负。 

P T二次回路多点接，原来的三相对称关系将不再存在。这种情况下二次压降结果必然会有某相电压比差为正，某相电压比差为负，某相电压角差为正，某相电压角差为负等现象。当控制小室接地点的电位发生波动时，负序电压和零序电压的相位和幅值都会发生变化，最终表现出来的三相电压相位和幅值也会做相应的变化，从二次压降测试结果表现出来的情况，就是比差和角差有正有负的现象。 

多点接地定位测试系统，可以准确测出被测N线是否存在多点接地，以及接地点的具体位置。

4.检测原理

多点接地定位测试系统可通过两种检测原理实现对多点接地的查找：其一是电阻法，即通过改变原有接地点处的电阻值，判断接地点处电流变化情况，从而确定是否存在多点接地；其二是分流法，即在已有接地线两端注入一恒流信号，通过比较接地点处电流信号与所发电流信号大小对比来确定是否存在多点接地，下面对这两种检测原理进行详细分析。

5. 电阻法测量多点接地原理

电阻法测量多点接地原理图如附图5所示：

图中代号1-钳形电流表；2-隔离开关；3-氧化锌击穿保险器；4-交流电压表；5-交流电流表；6-滑线变阻器；

如图5所示，先合上隔离开关，将滑线变阻器的电阻尺调至最小位置 0，确认接线无误后，将接线的 A、B两点接入N600与接地点之间。

解开N600的接地点，打开隔离开关，慢慢增大电阻，观察交流电流表及钳型电流表的读数，若试验中电流较小时，交流电流表的示数会有较大偏差，试验电流数据均采用高精度钳型电流表数据。  

    若试验过程中电压恒定而电流随电阻的增大而减小时，可判定该站N600有两点或多点接地现象。若试验结果为电流恒定，可判定该站N600为一点接地。  

6．一点接地 

公共回路 N600一点接地接地电流及等值电路如说明书附图6所示。此时，接地点的接地电流为电缆对地分布电容电流。若对地分布电容为C，P T二次等值电压为U1，从一点接地联接线形成回路，分布电容阻抗大，容抗和U1决定回路电流，试验中在控制室将接地点断开并接滑线电阻后，改变电阻值 (0～5Ω),R 《1/jwc，基本不影响回路电流I，因此，I大小保持不变。

7．公共回路 N600多点接地 

公共回路 N600多点接地时的等值电路如附图 7 所示。此时，两接地点在地网上存在电势差U2，则等值电路如图7所示，电势差U2的存在，使得在控制室永久接地点与另一接地点之间出现一个环形电流，该电流将远大于N600一点接地时的电流值(一般会达几十至数百毫安)。接地点断开并接滑线电阻后，改变电阻月值 (0-5Ω)，因为U2固定，因此电流I将随电阻尺的增大而减小。 

8．分流法测量多点接地原理

分流法测量多点接地原理图如附图8所示，附图中代号为a-钳形电流表； c-交流电流表；d-恒流信号源。

先关闭恒流源，将各部份接入N600与接地点之间。开启恒流源，调节恒流源输出电流大小，使其在0—0.2A之间变化，记录钳形电流表的电流I1及交流电流表电流值I2。

由图8可以看出，I1=I2+I3。

若试验过程中I1一直小于I2，则I3不等于零，可判定该站N600有两点或多点接地现象。若试验结果为I1一直保持与I2几乎相等，则I3=0，可判定该站 N600为一点接地。

电阻法和分流法两种测试原理对比：

两种测试原理均可以实现N600是否存在多点接地的判断，但由于其工作原理的不同，在使用上存在如下表所示差异：

 本实用新型多点接地定位测试系统整合了上面两种N600多点接地判断检测原理，在实际使用过程中，可根据现场的不同情况，选择更为合理的检测方法来实现多点接地的排查。

9.系统组成

本实用新型PT二次回路多点接地告警及定位系统由在线告警装置和便携式多点接地定位仪两部分组成，其中，所述告警装置包括信号发生器及电流传感器，所述信号发生器包括壳体、设置在壳体上的按键、LCD显示屏及设置在壳体内的输入模块、CPU处理器、电阻法检测模块、分流法检测模块和报警模块，所述CPU处理器首先根据高精度电流传感器输出电流信息来选择合适的检测模块，同时对监测电压信息与电流信息进行采集，通过内置的模式匹配来判断系统是否有多点接地现象，并通过LCD显示屏显示；所述CPU处理器对高精度传感器的输入电流进行电流信息进行采集，同时对监测电压信息，通过CPU处理器智能判断系统是否有多点接地现象，并把相关数据通过LCD显示屏显示，如发生多点接地立即通过报警模块发布短信；告警装置将智能选择检测模式，告警装置在开启后将智能识别原有接地线是否被拆除，如果识别到原有接地点被拆除，告警装置将选择改变电阻的模式进行检测，如果识别到原接地点没有被拆除，告警装置将选择分流法模式进行检测。电压信号、传感器信号、电流信号,这些信号送到CPU处理器智能识别控制系统，做为多点接地与否的判据。

所述多点接地定位仪包括检测仪及与检测仪连接的可开合电流传感器，所述检测仪包括检测仪壳体、设置在检测仪壳体上的检测仪显示屏和检测仪控制功能键、设置在检测仪壳体内的探测仪信号采集分析模块及检测仪显示模块，所述可开合电流传感器的传感线的一端伸进检测仪壳体中与检测仪固定连接，所述可开合电流传感器的检测端设有一反馈线圈，反馈线圈用于增大检测仪的检测电流范围；检测仪显示模块可显示被测回路的电流大小信息。

所述LCD显示屏会显示检测模式、电压大小、电流大小、多点接地与否信息。

所述电阻法检测模块由一个小于5欧的电阻与一常闭触点组成，当CPU处理器智能识别控制系统选取该检测模式时，智能识别控制系统通过改变常闭触点的状态，同时对电流传感器输出信号进行采集，通过电流变化情况与系统内置的多点接地模式进行匹配，从而实现多点接地与否的检测功能。

所述分流法检测模块由一个0-0.2A，电压幅值限制在50mV的恒流源组成，当CPU处理器智能识别控制系统选取该检测模式时，智能识别控制系统通过改变恒流源输出电流的大小，同时对电流传感器输出信号与恒流输出进行进行对比，从而实现多点接地与否的检测功能。

本实用新型多点接地定位仪为便携式，也可以为固定式。

本实用新型实现如下功能 ： 

（1）.能够自动在线准确检测二次电压回路是否发生多点接地情况并发出告警；

（2）.具有能够测试回路电流的功能，当存在两点接地点时，在接地点

测试回路对地的回路的电流，若存在两点接地情况，会有工频电流增加的情况。

（3）.对原工作回路不产生任何影响；

（4）.具有友好的人机界面及故障记录功能；

（5）.良好的抗干扰性、稳定性。

本实用新型系统特点：

（1）.能快速判断二次回路中是否存在多个接地点；

（2）.电流数显示；

（3）.如发生多点接地，发布短信报警；

（4）.采用了高精度（分辨率达0.1mA）传感单元，具有高精度、线性好、大范围的检测能力；

（5）.公共回路在线监测仪接入系统的位置不受接地故障点距离的限制；

（6）.可根据系统现场的实际情况，信号发生器可智能式调节输出功率信号，保障直流系统的安全、可靠运行；

（7）.工程力学的外形设计、人性化设置、友善的人机界面。使用舒适、小巧精致、携带方便；

（8）.工业标准设计，选用最上乘的进口元器件，装置本身可靠性极高；

（9）.科学的管理保证产品的高性能。

本实用新型PT二次回路多点接地告警及定位系统，是针对PT二次回路产生多点接地后发出告警，然后使用本系统配套的便携式或固定式定位仪找出接地点，及时、准确、有效地检测出变电站电压二次回路接地情况，排除线路安全隐患，保障线路安全稳定运行。将能实现一次设备不停电检测变电站电压二次回路接地情况，且对原电压二次回路，包括继电保护设备及其他二次运行设备、电压互感器等一次设备不产生任何干扰和影响，可以有效地及时排除多点接地隐患，防止保护装置的不正确动作，对提高输供电的可靠性具有积极作用。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型便携式多点接地定位仪组成图；

图2为本实用新型单组PT二次回路两点接地示意图；

图3为本实用新型两组PT二次回路两点接地示意图；

图4为本实用新型双绕组PT二次回路两点接地示意图；

图5为本实用新型电阻法多点接地原理图；

图6为本实用新型PT二次回路 N600一点接地等值电路图；

图7为本实用新型PT二次回路N600两点接地等值电路图；

图8为本实用新型分流法多点检测接地原理图；

图9为本实用新型信号发生器结构原理图；

图10为本实用新型固定式多点接地定位仪组成图；

图11为本实用新型信号发生器界面图；

图12为本实用新型信号发生器另一界面图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型为PT二次回路多点接地告警及定位系统由在线告警装置和便携式多点接地定位仪两部分组成，告警装置包括信号发生器1及电流传感器2，信号发生器1包括壳体、设置在壳体上的按键、LCD显示屏及设置在壳体内的输入模块、CPU处理器、电阻法检测模块、分流法检测模块和报警模块，CPU处理器首先根据高精度电流传感器2输出电流信息来选择合适的检测模块，同时对监测电压信息与电流信息进行采集，通过内置的模式匹配来判断系统是否有多点接地现象，并通过LCD显示屏显示；CPU处理器对高精度传感器的输入电流进行电流信息进行采集，同时对监测电压信息，通过CPU处理器智能判断系统是否有多点接地现象，并把相关数据通过LCD显示屏显示，如发生多点接地立即通过报警模块发布短信；告警装置将智能选择检测模式，告警装置在开启后将智能识别原有接地线是否被拆除，如果识别到原有接地点被拆除，告警装置将选择改变电阻的模式进行检测，如果识别到原接地点没有被拆除，告警装置将选择分流法模式进行检测。告警装置接入系统开启电源之后，告警装置即开始利用两种方式对系统进行多点接地检测。电压信号、传感器信号、电流信号,这些信号送到CPU处理器智能识别控制系统，做为多点接地与否的判据。告警装置原理框图如图9所示。

多点接地定位仪包括检测仪31及与检测仪31连接的可开合电流传感器32，检测仪31包括检测仪壳体、设置在检测仪壳体上的检测仪显示屏和检测仪控制功能键、设置在检测仪壳体内的探测仪信号采集分析模块及检测仪显示模块，可开合电流传感器32的传感线的一端伸进检测仪壳体中与检测仪31固定连接，可开合电流传感器32的检测端设有一反馈线圈33，反馈线圈33用于增大检测仪31的检测电流范围；检测仪显示模块可显示被测回路的电流大小信息。

LCD显示屏会显示检测模式、电压大小、电流大小、多点接地与否信息。

电阻法检测模块由一个小于5欧的电阻与一常闭触点组成，当CPU处理器智能识别控制系统选取该检测模式时，智能识别控制系统通过改变常闭触点的状态，同时对电流传感器2输出信号进行采集，通过电流变化情况与系统内置的多点接地模式进行匹配，从而实现多点接地与否的检测功能。

分流法检测模块由一个0-0.2A，电压幅值限制在50mV的恒流源组成，当CPU处理器智能识别控制系统选取该检测模式时，智能识别控制系统通过改变恒流源输出电流的大小，同时对电流传感器2输出信号与恒流输出进行进行对比，从而实现多点接地与否的检测功能。

图10为本实用新型固定式多点接地定位仪组成图。

当判别为电阻法检测模式时的显示界面如图11所示，电流1为原接地点没有串接电阻时测得电流；电流2为原接地点串入5欧电阻时测得电流。

当判别为分流法检测模式时的显示界面如图12所示，电流1为原接地线流过电流大小信号幅值；电流2为信号源电流信号幅值。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.PT二次回路多点接地告警及定位系统，其特征在于：包括在线告警装置和多点接地定位仪，其中，

所述告警装置包括信号发生器（1）及电流传感器（2），所述信号发生器（1）包括壳体、设置在壳体上的按键、LCD显示屏及设置在壳体内的输入模块、CPU处理器、电阻法检测模块、分流法检测模块和报警模块；

所述多点接地定位仪包括检测仪（31）及与检测仪（31）连接的可开合电流传感器（32），所述检测仪（31）包括检测仪壳体、设置在检测仪壳体上的检测仪显示屏和检测仪控制功能键、设置在检测仪壳体内的探测仪信号采集分析模块及检测仪显示模块，所述可开合电流传感器（32）的传感线的一端伸进检测仪壳体中与检测仪（31）固定连接，所述可开合电流传感器（32）的检测端设有一反馈线圈（33），反馈线圈（33）用于增大检测仪（31）的检测电流范围；检测仪显示模块可显示被测回路的电流大小信息；

所述LCD显示屏会显示检测模式、电压大小、电流大小、多点接地与否信息。

2.根据权利要求1所述的告警及定位系统，其特征在于：所述电阻法检测模块由一个小于5欧的电阻与一常闭触点组成。

3.根据权利要求1或2所述的告警及定位系统，其特征在于：所述分流法检测模块由一个0-0.2A，电压幅值限制在50mV的恒流源组成。

4.根据权利要求3所述的告警及定位系统，其特征在于：所述多点接地定位仪为便携式。

5.根据权利要求3所述的告警及定位系统，其特征在于：所述多点接地定位仪为固定式。

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