-电流互感器二次侧接入状态在线监测装置技术

电流互感器二次侧接入状态在线监测装置技术摘要：近年来，随着经济的发展，我国大规模的区域性电网相继建成。大型发电厂和重要的变电站一旦发生停电事故，将给整个电力系统的安全、稳定运行带来严重威胁。本文对电流互感器二次侧接入状态在线监测装置技术进行分析，以供参考。

关键词：电流互感器；二次侧接入；监测装置

引言

电流互感器在电力系统中起到测量和为保护装置提供关键信息的作用，其本质上是一种特殊的变压器，即通过将一次侧大电流转化成二次侧小电流，实现各类仪表与保护装置统一化和标准化。电流互感器的安全运行不仅关系到设备本身，且直接影响到电力系统能否安全、稳定运行，在电网中具有不可或缺的重要地位。

1电流互感器检定依据及条件

测量依据：JJG313-2010《测量用电流互感器》检定规程。环境条件：温度22.5℃，相对湿度35%。测量标准：额定一次电流（5000-5）A，额定二次电流5A，额定负荷5VA，额定功率因数1.0，准确度等级：0.002级。被测对象：电流互感器，型号:HL-35，等级:0.02级，量程（1000-5）A/5A，编号:2014325。测量过程：采用减极性比较法。

2断路器单侧配置CT

断路器与CT之间故障，目前，常规变电站多采用敞开式二分之三断路器接线，每串配置3组CT。仅在断路器一侧装设CT，会出现死区故障或断路器失灵，导致故障不能瞬时切除。图1给出了母线侧断路器与CT之间、联络断路器与CT之间故障情况。(1)如果K1、K3、K4、K5位置发生故障，QF1或QF3断路器不跳开，无法通过电气量区分设备区内故障和死区故障。如果母线差动保护动作跳开QF1或QF3断路器，故障并未消除。由于采用二分之三断路器接线方式，母线差动保护不能采用线路高频保护通信(线路高频保护是指将线路两端的电流或方向转化为高频信号后，利用本线路构成一高频电流通道，将此信号送至对端，以此比较两端电流相位或功率方向的一种保护)，使线路对侧断路器瞬时跳闸。同时，QF2在线路L1或L2保护区外，不能瞬时跳闸。因此，切除K1点或K3点的故障，须靠线路L1和L2对侧保护Ⅱ段带时限切除。此故障切除方式延长了故障切除的时间，给系统的稳定运行带来极大威胁，甚至导致线路L2跳闸，扩大事故跳闸范围。

3电流互感器在线监测技术

3.1在线监测装置工作原理

具体工作流程如下:①设备状态量数据采集，通过SPM－2/PT装置将从电流互感器所连接母线段的电压互感器二次侧获取电压数据Un，再通过串联电阻Ｒn将电压变换成电流In;通过SPM－2/CT装置从电流互感器下端末屏引出线处采集设备运行电压下的电流Ix;②数据同步采集和交互，通过容性设备智能组件IED实现SPM－2/PT和SPM－2/CT2个测量单元同步采集电流互感器监测数据采集;③特征量获取，将采集到的数据利用快速傅里叶变化FFT后，可输出Un和Ix相对于220kV工作电源Us的基波相位Ph(n－s)和Ph(x－s)，读取SPM－2/PT、SPM－2/CT采集数据的相位信息从而得出Ix相对于母线电压Un的相位差Ph，最终得出电流互感器介质损耗tanδ和电容量Cx状态值。

3.2电流互感器在线监测技术评估设备状态的方法如下

经在线监测装置获取的电流互感器介质损耗tanδ和电容量Cx实时状态值，采用“纵比为主，横比为辅”手段进行数据分析，其中“纵比”是指将实时状态值与历史在线监测值比较，“横比”是指与将实时状态值与同电压等级下同类型电流互感器实时在线监测值进行比较。若实时状态值经“纵比”发现数据出现持续增长、突变时，表明电流互感器主绝缘可能存在某种潜伏性缺陷，再通过“横比”比较同间隔下不同相的实时状态值和规程要求的标准值，从而进一步评估该相电流互感器是否存在故障，并初步判定存在何种潜伏性故障。当电流互感器应用在线监测技术发现监测数据存在异常，评估电流互感器内部可能存在潜伏性缺陷时，应缩短该设备检测周期，继续跟踪监测，并通过油色谱分析、红外精确测温等带电测试手段进一步诊断，确保设备和电网安全。

4监测装置硬件设计实现

专用的三磁芯ＣＴ设计传统双磁芯的方案从在很多弊端，难以全面、有效覆盖所有变比电流互感器的窃电模型。比如大变比的电流互感器二次回路开路故障是三相动力电能计量回路中常见的一种故障，双磁芯方案由于高阻抗测量灵敏度低的局限性根本无法监测出这种故障。另外电流互感器的故障模型还会因为系统高供高计和高供低计变得更加复杂，双磁芯方案再实际应用中有很大的局限性。

本装置创新的使用三磁芯ＣＴ的设计如下图2所示，除交采环外增加一个信号注入环和和一个信号采集环两个独立磁芯，并采用异频注入技术，将高频电信号直接注入到计量电流互感器二次回路中，通过返回电信号的特征来识别二次回路的接线状态。一注一采双磁芯对回路特征提取更直接，回路阻抗识别精度更高。

5监测装置软件设计实现

电流互感器接入状态判断设计实现，计量用电流互感器常见的异常接入状态主要有：互感器二次侧开路、二次侧短路分流、二次侧整流和强磁干扰等，本装置对以上接入状态的判断流程如图3所示。

图3

（1）首先处理器会判断电流互感器的二次侧计量回路是否有电流，当无电流时，继续判断二次回路的阻抗是否大于开路的阻抗阈值（回路接入状态开路时二次回路的阻抗会无穷大），如果大于开路阻抗阈值则判定互感器二次侧开路；否则继续判断回路接入状态是否为短路（回路接入状态短路时注入波的耦合信号与二次侧不接电流互感器直接短路时注入波耦合信号的标定值做差处理，如果差值的绝对值小于短路阈值则判定为短路），如果回路接入状态也不是短路则判定接入状态为正常接入。（2）当电流互感器的二次侧计量回路有电流时，首先判断二次谐波与电流基波的占比是否超过１０％，如超过１０％则判定状态为互感器二次侧被整流（正常情况下，电网中几乎没有二次谐波，当电流互感器二次侧串接二极管整流后，电流信号会引入二次谐波，且二次谐波相对电流基波的占比较大）。如果回路接入状态不是回路整流则继续判断回路接入状态是否为短路（使用无注入波时高低两种增益采集到的耦合信号的差值与短路阈值做比较，当电流互感器二次侧短路时，没有注入波的情况下高低两种增益采集到的耦合信号相差不大），如果回路接入状态也不是短路时则判定接入状态为正常接入。

结束语

综上所述，结果表明，高精度电流互感器检定装置在量值传递时，同相分量不确定来源主要是测量重复性引入的标准不确定度和标准电流互感器允许误差引入的标准不确定度，而正交分量不确定度来源不但有测量重复性引入的标准不确定度和标准电流互感器允许误差引入的标准不确定度，同时误差数值修约引入的标准不确定度也较大。

参考文献

[1]吴春光,何四华,刘成浩.一种靶载嵌入式遥测监控装置设计[J].无线电工程,2020,50(01):48-52.

[2]张克永.高速铁路供电安全检测监测体系建设分析与研究[J].电气化铁道,2019,30(06):1-4+10.

[3]贺虎.钢弦式监测仪器运行状态鉴定