一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法技术

本发明专利技术提供一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，所述方法包括：S1，向被监测电流互感器的二次回路中注入高频电压信号Uh；S2，测量二次回路电流信号I2并将I2分离成工频电流信号Ip和高频电流信号Ih；S3，AD转换Ip和Ih；S4，计算Ip在一个工频电流周期内正负幅值的比值Iγ；S5，计算二次回路的导纳值Yh，Yh＝Ih/Uh；S6，根据Ip和被监测电流互感器二次回路上电能表中的功率因数cosφ、工频电压Up计算电能值Ec；S7，计算时间间隔T内的差值ΔE，ΔE＝Ec-Em；S8，根据比值Iγ、差值ΔE、导纳值Yh判断被监测电流互感器的二次回路的故障类型。这种方法简单，可靠，可实时在线监测被监测电流互感器二次回路上的故障，可判断识别回路中故障发生的位置和类型。

【技术实现步骤摘要】
一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法
：本专利技术涉及一种在线监测方法，具体讲涉及一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法。
技术介绍
：电流互感器是电力系统运行及电能计量中的重要组成设备，是交流电路中一次系统和二次系统间联络元件，用于传递信息给测量仪表、保护和控制装置等。电流互感器运行中二次回路可能发生的故障包括：触点接触不良、触点损坏、人为短接或断开、互感器损坏等，这些故障在电流回路中均可归结为二次回路开路或短路；电流互感器二次回路故障将直接影响电能计量的准确性，甚至导致电力安全事故。目前对计量电流互感器的故障检测方法一般有以下两种方式，一是通常在计量电流互感器的安装现场，用普通电压表测量电流互感器二次回路输出端的电压，用钳形表测量电流互感器二次回路的电流，根据用电系统电压的有无及系统电流的变化量估计计量电流互感器是否存在故障；二是在电网电源的输入端加装前级专用检测电流互感器，根据专用检测电流互感器与计量电流互感器二次输出电流值的差值来判断是否存在故障。这两种检测方式由于都需要检测人员到现场进行检测工作，并且有时还需要停电作业，在运用过程中存在实时性、准确性和可靠性差的问题。因此，需要提供一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，以实时在线监测计量电流互感器的工作状态，及时发现计量电流互感器二次回路故障以及防窃电检测等。
技术实现思路
：为了克服现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提出一种计量用电流互感器二次回路故障在线监测方法。本专利技术提供的技术方案是：一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其改进之处在于：所述方法包括如下步骤：S1，向被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入高频电压信号Uh；S2，测量所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路电流信号I2；S3，将所述二次回路电流信号I2分离成工频电流信号Ip和高频电流信号Ih；S4，AD转换所述工频电流信号Ip和所述高频电流信号Ih；S5，根据所述工频电流信号Ip，计算一个工频电流周期内其正负幅值的比值Iγ；S6，根据所述高频电压信号Uh和所述高频电流信号Ih，计算所述二次回路的导纳值Yh；S7，采集连接在所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路上的电能表(5)中的功率因数cosφ、工频电压Up和电能值Em；S8，在时间间隔T内，根据所述功率因数cosφ、所述工频电压Up、所述工频电流信号Ip以及所述电能表(5)的接线方式计算电能值Ec；S9，根据所述电能值Em和所述电能值Ec计算时间间隔T内的差值ΔE；S10，根据所述比值Iγ、所述差值ΔE、所述导纳值Yh判断所述被监测电流互感器的二次回路的故障类型。优选的，所述被监测电流互感器的一次回路与工频电流相连，二次回路与电能表(5)相连；所述电能表为具有数据通信功能的单相或三相电能表中的任意一种电能表。优选的，所述步骤S1包括：将被监测电流互感器CT(6)的二次回路导线穿过电压互感器PT(2)的中心，所述电压互感器PT(2)的一次绕组与高频信号发生装置(1)的输出端相连，所述高频信号发生装置(1)的输入端与数据处理单元(8)的输出端相连；所述高频信号发生装置(1)在所述数据处理单元(8)的控制下产生高频电压信号Uh，并通过所述电压互感器PT(2)向所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入所述高频电压信号Uh。进一步，所述电压互感器PT(2)的一次输入电压与二次输出电压比为25：1。进一步，所述高频信号发生装置(1)包括DDS频率合成器AD9850和功率放大器TDA8498，所述数据处理单元(8)包括ARM单片机STM32F407ZG；所述ARM单片机STM32F407ZG通过SPI总线与所述DDS频率合成器AD9850连接，所述ARM单片机STM32F407ZG通过读写SPI总线驱动所述DDS频率合成器AD9850产生1531Hz的高频正弦波形的电压信号；所述DDS频率合成器AD9850通过模拟单端信号线与所述功率放大器TDA8498连接，所述功率放大器TDA8498用于放大所述DDS频率合成器AD9850产生的电压信号，提高其驱动能力；所述功率放大器TDA8498通过模拟信号线与所述电压互感器PT(2)连接，所述功率放大器TDA8498驱动所述电压互感器PT(2)向被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入频率为1531Hz，幅值为0.4V的电压信号。优选的，所述步骤S2包括：将所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路导线穿过宽频电流互感器CT(3)的中心，所述宽频电流互感器CT(3)的二次绕组通过模拟信号线与电流信号分离模块(4)连接；所述宽频电流互感器CT(3)检测所述被监测电流互感器二次回路电流信号I2并将所述电流信号I2传输给所述电流信号分离模块(4)，所述二次回路电流信号I2为工频电流信号Ip和高频电流信号Ih的叠加信号。优选的，所述宽频电流互感器CT(3)的一次输入电流与二次输出电流比为300：1。进一步，步骤S3包括：所述电流信号分离模块(4)包括信号调理模块、截止频率为1000Hz的8阶巴特沃斯高通滤波器、以及截止频率为100Hz的8阶巴特沃斯低通滤波器；所述信号调理模块通过模拟信号线分别与所述8阶巴特沃斯高通滤波器以及所述8阶巴特沃斯低通滤波器连接；所述信号调理模块滤除所述电流信号I2中的直流分量，并将滤除直流分流后的混合电流信号分别传输给所述8阶巴特沃斯高通滤波器和所述8阶巴特沃斯低通滤波器；所述8阶巴特沃斯高通滤波器滤除所述混合电流信号中的50Hz工频电流信号Ip和杂讯信号，获得干净的1531Hz高频电流信号Ih，并将所述1531Hz高频电流信号Ih传输给AD转换模块(7)；所述8阶巴特沃斯低通滤波器滤除所述混合电流信号中的1531H高频电流信号Ih和杂讯信号，获取干净的50Hz工频电流信号Ip；并将所述50Hz工频电流信号Ip传输给所述AD转换模块(7)。进一步，步骤S4包括：所述8阶巴特沃斯高通滤波器和所述8阶巴特沃斯低通滤波器通过差分模拟信号线分别接入AD转换器ADS8556的两个独立的模拟输入通道，所述AD转换器ADS8556对接收到的所述1531Hz高频电流信号Ih和所述50Hz工频电流信号Ip进行AD转换后输出给数据处理单元(8)。优选的，所述步骤S5包括：数据处理单元(8)将一个工频电流周期20ms内的50Hz工频电流信号Ip的正负方向的幅值相除，得到Iγ，并将Iγ通过电力负荷控制终端(9)传输给上级服务器(10)。优选的，所述步骤S6包括：数据处理单元(8)将所述高频电流信号Ih与所述高频电压信号Uh相除，得到所述被监测电流互感器的二次回路导纳值Yh，Yh＝Ih/Uh，并将所述导纳值Yh通过电力负荷控制终端(9)传输给上级服务器(10)。优选的，所述步骤S7包括：电力负荷控制终端(9)通过有线或无线通讯方式采集所述电能表(5)测量到的功率因数cosφ、工频电压Up和电能值Em，并将所述功率因数cosφ、所述工频电压Up以及所述电能值Em传输给数据处理模块(7)。优选的，所述步骤S8包括：当所述电能表(5)采用三相三线两元件法接线时，数据处理单元(8)根据所述功率因数cosφ、所述工频电压Up、所述工频电流信号Ip计算电能值Ec；当所述电能表(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1，向被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入高频电压信号Uh；S2，测量所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路电流信号I2；S3，将所述二次回路电流信号I2分离成工频电流信号Ip和高频电流信号Ih；S4，AD转换所述工频电流信号Ip和所述高频电流信号Ih；S5，根据所述工频电流信号Ip，计算一个工频电流周期内其正负幅值的比值Iγ；S6，根据所述高频电压信号Uh和所述高频电流信号Ih，计算所述二次回路的导纳值Yh；S7，采集连接在所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路上的电能表(5)中的功率因数cosφ、工频电压Up和电能值Em；S8，在时间间隔T内，根据所述功率因数cosφ、所述工频电压Up、所述工频电流信号Ip以及所述电能表(5)的接线方式计算电能值Ec；S9，根据所述电能值Em和所述电能值Ec计算时间间隔T内的差值ΔE；S10，根据所述比值Iγ、所述差值ΔE、所述导纳值Yh判断所述被监测电流互感器的二次回路的故障类型。

【技术特征摘要】
1.一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1，向被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入高频电压信号Uh；S2，测量所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路电流信号I2；S3，将所述二次回路电流信号I2分离成工频电流信号Ip和高频电流信号Ih；S4，AD转换所述工频电流信号Ip和所述高频电流信号Ih；S5，根据所述工频电流信号Ip，计算一个工频电流周期内其正负幅值的比值Iγ；S6，根据所述高频电压信号Uh和所述高频电流信号Ih，计算所述二次回路的导纳值Yh；S7，采集连接在所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路上的电能表(5)中的功率因数cosφ、工频电压Up和电能值Em；S8，在时间间隔T内，根据所述功率因数cosφ、所述工频电压Up、所述工频电流信号Ip以及所述电能表(5)的接线方式计算电能值Ec；S9，根据所述电能值Em和所述电能值Ec计算时间间隔T内的差值ΔE；S10，根据所述比值Iγ、所述差值ΔE、所述导纳值Yh判断所述被监测电流互感器的二次回路的故障类型。2.如权利要求1所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述被监测电流互感器的一次回路与工频电流相连，二次回路与电能表(5)相连；所述电能表为具有数据通信功能的单相或三相电能表中的任意一种电能表。3.如权利要求1所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述步骤S1包括：将被监测电流互感器CT(6)的二次回路导线穿过电压互感器PT(2)的中心，所述电压互感器PT(2)的一次绕组与高频信号发生装置(1)的输出端相连，所述高频信号发生装置(1)的输入端与数据处理单元(8)的输出端相连；所述高频信号发生装置(1)在所述数据处理单元(8)的控制下产生高频电压信号Uh，并通过所述电压互感器PT(2)向所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入所述高频电压信号Uh。4.如权利要求3所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述电压互感器PT(2)的一次输入电压与二次输出电压比为25：1。5.如权利要求3所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述高频信号发生装置(1)包括DDS频率合成器AD9850和功率放大器TDA8498，所述数据处理单元(8)包括ARM单片机STM32F407ZG；所述ARM单片机STM32F407ZG通过SPI总线与所述DDS频率合成器AD9850连接，所述ARM单片机STM32F407ZG通过读写SPI总线驱动所述DDS频率合成器AD9850产生1531Hz的高频正弦波形的电压信号；所述DDS频率合成器AD9850通过模拟单端信号线与所述功率放大器TDA8498连接，所述功率放大器TDA8498用于放大所述DDS频率合成器AD9850产生的电压信号，提高其驱动能力；所述功率放大器TDA8498通过模拟信号线与所述电压互感器PT(2)连接，所述功率放大器TDA8498驱动所述电压互感器PT(2)向被监测电流互感器CT(6)的二次回路中注入频率为1531Hz，幅值为0.4V的电压信号。6.如权利要求1所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述步骤S2包括：将所述被监测电流互感器CT(6)的二次回路导线穿过宽频电流互感器CT(3)的中心，所述宽频电流互感器CT(3)的二次绕组通过模拟信号线与电流信号分离模块(4)连接；所述宽频电流互感器CT(3)检测所述被监测电流互感器二次回路电流信号I2并将所述电流信号I2传输给所述电流信号分离模块(4)，所述二次回路电流信号I2为工频电流信号Ip和高频电流信号Ih的叠加信号。7.如权利要求6所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：所述宽频电流互感器CT(3)的一次输入电流与二次输出电流比为300：1。8.如权利要求6所述的一种计量用电流互感器二次回路故障监测方法，其特征在于：步骤S3包括：所述电流信号分离模块(4)包括信号调理模块、截止频率为1000Hz的8阶巴特沃斯高通滤波器、以及截止频率为100Hz的8阶巴特沃斯低通滤波器；所述信号调理模块通过模拟信号线分别与所述8阶巴特沃斯高通滤波器以及所述8阶巴特沃斯低通滤波器连接；所述信号调理模块滤除所述电流信号I2中的直流分量，并将滤除直流分流后的混合电流信号分别传输给所述8阶巴特沃斯高通滤波器和所述8...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷民，姜春阳，周峰，刘俊杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11