PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测方法及装置，该方法包括：将第一钳形电流互感器（CT1）和第二钳形电流互感器（CT2）的钳口均安装在PT二次回路的公共回路N600（an）上，其中，第一钳形电流互感器的二次绕组串接有可调电阻（Rw）；调节可调电阻（Rw）的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并同步记录下第二钳形电流互感器的二次绕组感应电流的第一时间-电流曲线；将第一时间-电流曲线与预设的时间-阻值曲线进行比较，若它们的变化方式趋于相同，则判定PT二次回路存在N线多点接地故障，否则，判定PT二次回路不存在N线多点接地故障。本发明具有安全性、可靠性和效率高的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测方法及实现该 检测方法的在线式N线多点接地故障检测装置。

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。

目前市场中常用的判断PT电压二次回路N600多点接地的方法主要有电阻 法和分流法，下面分析一下这两种方法的特性：

1、电阻法

电阻法的原理图如图1所示，其检测步骤如下：

步骤一，先合上隔离开关2，将滑线变阻器6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。

步骤二，解开N600的接地点，打开隔离开关2，慢慢增大滑线变阻器6 的电阻，观察交流电流表5及钳型电流表1的读数，若试验中电流较小时，交流 电流表5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。

步骤三，若试验过程中交流电压表4的电压读数恒定而交流电流表5的电流 读数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 验结果为交流电流表5的电流读数恒定，可判定该站N600为一点接地。

2、分流法

分流法的原理图如图2所示，其检测方法如下：

步骤一，先关闭恒流源，将各部份接入N600与接地点之间。

步骤二，开启信号源4，调节信号源4输出电流大小，记录钳形电流表1的 电流I1及交流电流表3的电流值I2。由图2可知，I1=I2+I3。

步骤三，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。

从上述描述中可以看出电阻法有两个缺点：需要解开N600接地线，不安全； 当接地点之间电流较小时，可能存在有两点接地而无法判断的情况。PT一次高 压电通过一、二间绕组电容对地产生高压造成保护误动，甚至造成人身伤害。而 分流法，则须向N600系统注入信号，该信号可能干扰到系统正常运行和其它保 护，造成保护误动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种PT二次回路的在线式N线多点接 地故障检测方法，以克服现有技术中N线多点接地故障检测可靠性低、效果差 的问题。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种实现上述方法的PT二次回 路的在线式N线多点接地故障检测装置。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测方法，包括：

步骤一，将第一钳形电流互感器和第二钳形电流互感器的钳口均安装在PT 二次回路的公共回路N600上，其中，第一钳形电流互感器的二次绕组串接有可 调电阻；

步骤二，调节所述可调电阻的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并同步记 录下所述第二钳形电流互感器的二次绕组感应电流的第一时间-电流曲线；

步骤三，将第一时间-电流曲线与所述预设的时间-阻值曲线进行比较，若它 们的变化方式趋于相同，则判定PT二次回路存在N线多点接地故障，否则，判 定PT二次回路不存在N线多点接地故障。

作为本发明的一种改进，所述的检测方法还包括：

步骤四，在步骤三判定PT二次回路存在N线多点接地故障时，将所述第三 钳形电流互感器的钳口安装到与公共回路N600电连接的受检测线路上，再次调 节所述可调电阻的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并同步记录下所述第三钳 形电流互感器的二次绕组感应电流的第二时间-电流曲线；将第二时间-电流曲线 与所述预设的时间-阻值曲线进行比较，若它们的变化方式趋于相反，则判定该 受检测线路存在接地故障，否则，判定该受检测线路没有接地。

一种实现上述检测方法的在线式N线多点接地故障检测装置，其特征在于： 所述的检测装置包括第一钳形电流互感器、第二钳形电流互感器和系统检测器； 所述系统检测器包括检测器控制器、可调电阻和第一采样放大模块，所述第一钳 形电流互感器和第二钳形电流互感器的钳口均用于活动安装在PT二次回路的公 共回路N600上，可调电阻串接在第一钳形电流互感器的二次绕组上，第一采样 放大单元与第二钳形电流互感器的二次绕组电连接，所述检测器控制器调节可调 电阻的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并通过第一采样放大单元同步接收所 述第二钳形电流互感器的二次绕组感应电流的第一时间-电流曲线。

通过检测器控制器或者外部的处理器将第一时间-电流曲线与预设的时间- 阻值曲线进行比较，得出该两条曲线的变化方式是否趋于相同的结论，即可判断 出受检测线路是否存在接地故障，具体的：若该两条曲线的变化方式趋于相同， 则判定受检测线路存在接地故障，否则，判定受检测线路没有接地。

作为本发明的一种改进，所述的检测装置还包括第三钳形电流互感器和馈线 探测器；所述馈线探测器包括探测器控制器和第二采样放大模块，所述第三钳形 电流互感器的钳口用于活动安装在与公共回路N600电连接的受检测线路上，第 二采样放大单元与第三钳形电流互感器的二次绕组电连接，所述探测器控制器通 过第二采样放大单元接收所述第三钳形电流互感器的二次绕组感应电流的第二 时间-电流曲线。

通过检测器控制器或者外部的处理器将第二时间-电流曲线与预设的时间- 阻值曲线进行比较，得出该两条曲线的变化方式是否趋于相同的结论，即可判断 出受检测线路是否接地，具体的：若该两条曲线的变化方式趋于相同，则判定 PT二次回路存在N线多点接地故障，否则，判定PT二次回路不存在N线多点 接地故障。

为了确保进行比较的第二时间-电流曲线与预设的时间-阻值曲线是同步变 化的，避免因该两条曲线分开采集而存在时间误差，作为本发明的一种改进，所 述的系统检测器还包括同步发射模块，所述的馈线探测器还包括与同步发射模块 无线通信连接的同步接收模块；所述检测器控制器通过同步发射模块和同步接收 模块将所述预设的时间-阻值曲线和第一时间-电流曲线同步发送给所述探测器 控制器。

为了能便于操作人员对上述第一时间-电流曲线、第二时间-电流曲线与预设 的时间-阻值曲线进行比较，作为本发明的一种改进，所述的馈线探测器还包括 用于人工比较所述时间-阻值曲线、第一时间-电流曲线和第二时间-电流曲线的显 示器；所述显示器连接到探测器控制器的相应端口。

作为本发明的一种实施方式，所述的第一采样放大单元由第一运算放大器和 第一AD转换器组成，所述第二钳形电流互感器的二次绕组感应电流依次通过第 一运算放大器和第一AD转换器输入到检测器控制器；所述的第二采样放大单元 由第二运算放大器和第二AD转换器组成，所述第三钳形电流互感器的二次绕组 感应电流依次通过第二运算放大器和第二AD转换器输入到探测器控制器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明通过第一钳形电流互感器和可调电阻改变公共回路N600上的 等效阻抗，再通过第二钳形电流互感器采集公共回路N600上的电流变化曲线， 从而人工对时间-阻值曲线和第一时间-电流曲线进行比较即能得出PT二次回路 是否存在N线多点接地故障的结论，因此，本发明的实现既无需解开N600接地 线又不必公共回路N600中注入信号，实现了实时的在线式N线多点接地故障检 测，具有安全性、可靠性和效率高的优点；

第二，本发明通过第三钳形电流互感器采集与公共回路N600（an）电连接 的受检测线路上的电流变化曲线，从而人工对时间-阻值曲线和第二时间-电流曲 线进行比较即能查找出接地故障线路，该查找方式方便快捷，因此，本发明具有 检测成本低、能够大大减少故障点查找时间的优点；

第三，上述时间-阻值曲线和第一时间-电流曲线的比较、以及时间-阻值曲线 和第二时间-电流曲线的比较，均能通过现有的波形曲线比较软件实现，因此， 本发明能够方便的实现自动化的在线式N线多点接地故障检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为现有的电阻法检测PT二次回路N线多点接地故障的电路原理图；

图2为现有的分流法检测PT二次回路N线多点接地故障的电路原理图；

图3为本发明的PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测装置的电路原 理框图；

图4为预设的可调电阻阻值的时间-阻值曲线示例；

图5为不存在N线多点接地故障时，第一时间-电流曲线的示意图；

图6为存在N线多点接地故障时，第一时间-电流曲线的示意图；

图7为存在N线多点接地故障时，第二时间-电流曲线的示意图。

具体实施方式

本发明的PT二次回路的在线式N线多点接地故障检测方法，包括：

步骤一，将第一钳形电流互感器CT1和第二钳形电流互感器CT2的钳口均 安装在PT二次回路的公共回路N600上，其中，第一钳形电流互感器CT1的二 次绕组串接有可调电阻Rw；

步骤二，调节可调电阻Rw的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并同步记 录下第二钳形电流互感器CT2的二次绕组感应电流的第一时间-电流曲线；

步骤三，将第一时间-电流曲线与预设的时间-阻值曲线进行比较，若它们的 变化方式趋于相同，则判定PT二次回路存在N线多点接地故障，否则，判定 PT二次回路不存在N线多点接地故障。

步骤四，在步骤三判定PT二次回路存在N线多点接地故障时，将第三钳形 电流互感器CT3的钳口安装到与公共回路N600电连接的受检测线路上，再次调 节可调电阻Rw的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并同步记录下第三钳形电 流互感器CT3的二次绕组感应电流的第二时间-电流曲线；将第二时间-电流曲线 与预设的时间-阻值曲线进行比较，若它们的变化方式趋于相反，则判定该受检 测线路存在接地故障，否则，判定该受检测线路没有接地。

如图3所示，本发明还公开了一种实现上述检测方法的在线式N线多点接 地故障检测装置，包括第一钳形电流互感器CT1、第二钳形电流互感器CT2和 系统检测器；系统检测器包括检测器控制器、可调电阻Rw和第一采样放大模块， 第一钳形电流互感器CT1和第二钳形电流互感器CT2的钳口均用于活动安装在 PT二次回路的公共回路N600上，可调电阻Rw串接在第一钳形电流互感器CT1 的二次绕组上，第一采样放大单元与第二钳形电流互感器CT2的二次绕组电连 接，检测器控制器调节可调电阻Rw的阻值按预设的时间-阻值曲线变化，并通 过第一采样放大单元同步接收第二钳形电流互感器CT2的二次绕组感应电流的 第一时间-电流曲线；其中，第一采样放大单元由第一运算放大器和第一AD转 换器组成，第二钳形电流互感器CT2的二次绕组感应电流依次通过第一运算放 大器和第一AD转换器输入到检测器控制器。

通过检测器控制器或者外部的处理器将第一时间-电流曲线与预设的时间- 阻值曲线进行比较，得出该两条曲线的变化方式是否趋于相同的结论，即可判断 出PT二次回路是否存在N线多点接地故障，具体的：若该两条曲线的变化方式 趋于相同，则判定PT二次回路存在N线多点接地故障，否则，判定PT二次回 路不存在N线多点接地故障。

本发明的检测装置还包括第三钳形电流互感器CT3和馈线探测器；馈线探 测器包括探测器控制器和第二采样放大模块，第三钳形电流互感器CT3的钳口 用于活动安装在与公共回路N600电连接的受检测线路上，第二采样放大单元与 第三钳形电流互感器CT3的二次绕组电连接，探测器控制器通过第二采样放大 单元接收第三钳形电流互感器CT3的二次绕组感应电流的第二时间-电流曲线。 其中，第二采样放大单元由第二运算放大器和第二AD转换器组成，第三钳形电 流互感器CT3的二次绕组感应电流依次通过第二运算放大器和第二AD转换器 输入到探测器控制器。

通过检测器控制器或者外部的处理器将第二时间-电流曲线与预设的时间- 阻值曲线进行比较，得出该两条曲线的变化方式是否趋于相同的结论，即可判断 出受检测线路是否存在接地故障，具体的：若该两条曲线的变化方式趋于相同， 则判定受检测线路存在接地故障，否则，判定受检测线路没有接地。

其中，上述检测器控制器和探测器控制器均可以采用现有技术中常规的处理 器及其外围电路实现。

为了确保进行比较的第二时间-电流曲线与预设的时间-阻值曲线是同步变 化的，避免因该两条曲线分开采集而存在时间误差，本发明的系统检测器还包括 同步发射模块，馈线探测器还包括与同步发射模块无线通信连接的同步接收模 块；检测器控制器通过同步发射模块和同步接收模块将预设的时间-阻值曲线和 第一时间-电流曲线同步发送给探测器控制器。

为了能便于操作人员对上述第一时间-电流曲线、第二时间-电流曲线与预设 的时间-阻值曲线进行比较，本发明的馈线探测器还包括用于人工比较时间-阻值 曲线、第一时间-电流曲线和第二时间-电流曲线的显示器；显示器连接到探测器 控制器的相应端口。

本发明的工作原理如下：

由于PT二次回路的公共回路N600（见图3中an）本身存在几十毫安交流 电流，PT二次回路若一点接地时，所有电流都通过公共回路N600的连接线an； 若出现多点接地时，则存在分流现象，其中一部分通过公共回路N600，而另外 则通过其它接地故障线。在对PT二次回路进行N线多点接地故障检测方法时， 可调电阻Rw的阻值按预设的时间-阻值曲线变化（参见图4），若PT二次回路 不存在N线多点接地故障，则公共回路N600上的电流不会被分流，则公共回路 N600上的电流将保持不变（参见图5），并且PT二次回路中与公共回路N600 （an）电连接的受检测线路的电流也保持不变；而若PT二次回路存在N线多点 接地故障，则公共回路N600上的电流将会被分流，由于公共回路N600的连接 线an的等效阻抗Zn跟随可调电阻Rw的阻值改变，由此使得公共回路N600与 其他与公共回路N600（an）电连接的受检测线路的分流电流比也跟着改变，即： 公共回路N600上的电流将以与可调电阻Rw的时间-阻值曲线趋于相同的方式变 化（参见图6），而与公共回路N600（an）电连接的受检测线路上的电流将以与 可调电阻Rw的时间-阻值曲线趋于相反的方式变化（参见图7）。由此，无论是 人工的通过显示器进行判断，还是通过软件进行波形分析判断，均能方便的得出 PT二次回路是否存在N线多点接地故障的结论，并能快捷的查找出接地故障线 路。

本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术 知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出 其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。