专利名称：一种判断电流互感器二次回路开路的方法
一种判断电流互感器二次回路开路的方法技术领域
本发明属于电力在线监测技术领域，具体是指一种判断电流互感器二次回路开路的方法。
背景技术：
电流互感器(电力行业内通常简称为CT)是依据电磁感应原理，由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在使用时，一次绕组串联在被测线路里，二次绕组匝数多，与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用，测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小，所以正常运行时CT是接近短路状态的。CT 二次电流的大小由一次电流决定，二次电流产生的磁势，是用于平衡一次电流的磁势的。若二次开路，其阻抗无限大，二次电流等于零，其磁势也等于零，就不能平衡一次电流产生的磁势，那么一次电流将全部作用于激磁，使铁芯严重饱和。磁饱和将使铁损增大，CT发热，CT线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁，增大互感器误差。最严重的是由于磁饱和，交变磁通的正弦波变为梯形波，在磁通迅速变化的瞬间，二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏，如此高的电压作用在二次线圈和二次回路上，对人身和设备都存在着严重的威胁，情况严重时，会烧毁CT甚至发生爆炸。所以CT在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。针对以上原因，CT 二次回路上大多都设有开路保护装置。
现有CT 二次回路开路保护装置大多都采用过电压保护装置，根据设计分为以下2 大类。
1、电子电路式CT 二次回路开路保护装置，其内部包括电压测量电路、限压电路、 放大电路、逻辑判断电路、执行电路、显示电路、自动上电复位电路、手动复位电路等部分。 当CT的二次侧电压峰值< 360V时，流入CT开路保护装置的每路漏电流< 20 μ Α。它远远小于二次侧满刻度电流5A。因而在正常工作状态下，不影响测量、继电保护装置的工作。在电流互感器开路、副边电压峰值彡360V时，出口继电器接点将CT的相应二次绕组短接，从而消除过电压，同时装置面板上相应的发光二极管点亮，告知运行人员CT的开路信息。检修人员可以在不停电的情况下，检查相应的二次回路，二次回路完好后，按下复位按钮，发光二极管熄灭；若二次回路上处于断开状态，按复位按钮，发光二极管仍点亮，继续检查相应的二次回路，直到完好为止。
2、避雷器式CT 二次回路开路保护装置，氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级)；当过电压作用时， 电阻急剧下降，泄放过电压的能量，从而达到在CT 二次回路开路时过电压保护的效果。
然而，电子电路式CT 二次回路开路保护装置和避雷器式CT 二次回路开路保护装置两种CT 二次开路保护装置在设计与安装方面都存在着保护死区，这主要与CT 二次回路开路保护装置的CT 二次接线位置有关(一般情况下CT 二次回路开路装置保护的CT 二次接线从开关柜端子排处引线)。若CT 二次回路开路发生在附图1中所示的B处(即开关柜端子排CT 二次回路开路保护装置的CT 二次接线与保护、测控、计量装置之间)，这时上述两种CT 二次开路保护装置都能正常动作将CT短接，防止高压危及人身、设备的安全。但是如果CT 二次回路开路发生在保护装置所处的二次绕组，从附图1看，保护装置由于采集不到电流，不能正确反映一次侧的运行情况，如果CT 二次回路开路发生在保护组别，同时发生相间短路情况下，由于CT 二次电流比较大，若接线处压接不好，电阻较大，将发热烧毁此处，CT 二次发生开路；CT 二次开路保护装置动作输出节点将CT 二次回路短接。由于B相没有电流(6kv、IOkV大多采用A、C两相CT安装)，A相或C相由于CT 二次开路被短接，保护装置采集不到该故障相二次电流，不能正确跳闸。另外，从安全运行的角度出发，应该停运处理CT 二次开路。按照规定，处理CT 二次开路时，工作人员必须站在绝缘垫上，做好绝缘措施，防止高压对人身的伤害，但是由于现场处理很难把握人体对开关柜的有效安全操作距离(CT 二次开路处由于烧毁，两端很难再接到一起)，容易接触CT 二次开路产生高压部分，发生人身触电事故。
如果CT 二次回路开路发生在附图1中所示的A处(如CT 二次根部接线柱或者CT 二次根部与开关柜端子排间的某一地方)发生CT 二次回路开路，A处到CT 二次回路根部接线柱处仍有高电压，而A处(CT 二次断开另一端)到CT 二次开路保护装置接线端子排处无电压，这时CT 二次开路装置就起不到保护作用，即使在断开瞬间产生高压，使CT保护装置动作输出一节点短接，也不能消除CT 二次根部开路产生的高电压，影响CT安全运行。
综上所述，现有技术下的CT 二次回路开路保护装置受开路判断方法的限制都存在着保护死区，存在一定的安全隐患。发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种没有保护死区的判断电流互感器二次回路开路的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种判断电流互感器二次回路开路的方法，它包括以下步骤(1)在同一台电流互感器上建立一个保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组；(2)微处理器按用户设置的频率向保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组读取电流信号值；(3)微处理器按公式|lb— Ic| > KXMAX(Ib, Ic)+I进行判断，如果公式成立，则运行后续步骤；如果公式不成立，则按用户设置的频率，重新对上述公式中涉及的变量进行采样，并判断公式是否成立(式中，Ib为保护电流互感器采样组采样有效值；Ic为测量电流互感器采样组采样有效值；K为保护电流互感器采样组采样数据准确度与测量电流互感器采样组采样数据准确度的差别系数，该系数在0.7 0.8之间；MAX(Ib，Ic)是指rt与Ic之间的最大值；I为固定值，保护电流互感器采样组的动作门槛)；(4)判断同名相电流突变量是否只有一个减�。绻窃蚺卸ㄎ缌骰ジ衅鞫位芈房罚⒃诵邢嘤Φ谋；こ绦颍蝗绻皇窃蚍祷夭街�(2)。
采用以上方法后，本发明具有如下优点1、通过微处理器，对两组采样信号进行比对，相比于以前采用单独的保护装置控制器能更加准确的判断开路位置，同时因为两组信号同时采样，有效避免了电流互感器的保护死区。2、加入了对同名相电流的突变量采样，有效避免了因电流互感器一次回路开路引起的误判。
作为改进，当步骤(3)中的MAX(Ib，Ic)大于1. 2倍二次回路的额定电流时，微处理器跳过后续步骤直接发出报警信号，并运行预设的保护程序，该改进项在微处理器检测到超过额定电流的异常电流时直接报警，并运行预设的保护程序，有效的提高了对电流互感器的保护效率。
作为进一步改进，所述微处理器上还设置有电流互感器二次回路断线跳闸控制字，当微处理判定为电流互感器二次回路开路时，可以立即发出跳间命令；该改进项通过二次回路断线跳闸控制字可以直接通过微处理器控制跳闸，无需借助第三方的控制器，提高的保护效率和整个装置的可靠性。
图1是现有技术中电流互感器二次开路保护装置的安装示意图。
图2是本发明涉及的判断电流互感器二次回路开路的方法的流程图。
如图所示1、相线，2、一次回路，3、二次回路，4、保护/测控/计量装置，5、CT 二次回路开路保护装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图2，本发明涉及的一种判断电流互感器二次回路开路的方法，它包括如下步骤(1)在同一台电流互感器上建立一个保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组；(2)微处理器按用户设置的频率向保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组读取电流信号值；(3)微处理器按公式Ilb — Ic I >KXMAX(Ib, Ic)+I进行判断，如果公式成立，则运行后续步骤；如果公式不成立，则按用户设置的频率，重新对上述公式中涉及的变量进行采样，并判断公式是否成立(式中，Ib为保护电流互感器采样组采样有效值；Ic为测量电流互感器采样组采样有效值；K为保护电流互感器采样组采样数据准确度与测量电流互感器采样组采样数据准确度的差别系数，该系数在0.7 0.8之间；MAX ( , Ic)是指让与Ic之间的最大值；I为固定值，保护电流互感器采样组的动作门槛);具体实施时，K值可设为0. 75， I为保护电流互感器采样组的动作门槛，具体实施时需要根据保护电流互感器的额定电流值进行设定，如果保护精度要求不高可以设置为额定电流的2倍。
(4)判断同名相电流突变量是否只有一个减�。绻窃蚺卸ㄎ缌骰ジ衅鞫位芈房罚⒃诵邢嘤Φ谋；こ绦颍蝗绻皇窃蚍祷夭街�(2)。
具体实施时，当步骤(3)中的MAX(Ib，Ic)大于1. 2倍二次回路的额定电流时，微处理器跳过后续步骤直接发出报警信号，并运行预设的保护程序。
所述微处理器上还设置有电流互感器二次回路断线跳间控制字，当微处理判定为电流互感器二次回路开路时，可以立即发出跳闸命令。
需要说明的是，本发明在具体实施时，采用的微处理器是单片机，可以直接选用的 51型标准单片机。所述的同名相电流突变量是被采样的相的相电流突变量与Πκ Ic两个采样电流中的一个的突变量，两者只有一个减小时才可以断定是电流互感器的二次回路开路。因为，保护CT用的是P级，而测量用的是0. 5级甚至是0. 2级(测量、计量有的地方可能串接公用一组CT 二次绕组)。在一次发生比较严重短路故障情况即一次电流较大时(相间短路)，保护CT没有饱和，而由于测量CT已经远远大于其额定电流，已经饱和，两者在没有开路的情况下，电流差别很大，有可能会误判CT 二次开路。但是由于CT 二次开路时电流是减小的(故障时再出现CT 二次开路，最终电流也是减小的)，相间短路时电流是增大的，也就是突变量增、减不同，可以区分是一次故障还是CT 二次开路。综合以上分析，得出了 CT 二次开路的判断依据。Irt — Icl >KXMAX(Ib，Ic)+I和同名相电流突变量只有1个减小两个条件；该判据在CT正常运行时，能正常判断CT 二次开路，甚至在一次相间短路故障时， 由于保护二次电流较大，电流端子排连片螺丝不紧而发热烧毁而导致CT的开路，也能准确判断，主要是利用同名相电流突变量只有在CT开路时才减小这一原理。
本发明并不局限于以上一种实施方式，基于本发明构思下的显而易见的变化均在本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种判断电流互感器二次回路开路的方法，其特征在于它包括以下步骤(1)在同一台电流互感器上建立一个保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组；(2)微处理器按用户设置的频率向保护电流互感器采样组和一个测量电流互感器采样组读取电流信号值；(3)微处理器按公式Ilb — Ic I >KXMAX(Ib, Ic)+I进行判断，如果公式成立，则运行后续步骤；如果公式不成立，则按用户设置的频率，重新对上述公式中涉及的变量进行采样，并判断公式是否成立(式中，Ib为保护电流互感器采样组采样有效值；Ic为测量电流互感器采样组采样有效值；K为保护电流互感器采样组采样数据准确度与测量电流互感器采样组采样数据准确度的差别系数，该系数在0. 7 0. 8之间；MAX(Ib，Ic)是指Λ与Ic之间的最大值；I为固定值，保护电流互感器采样组的动作门槛)；(4)判断同名相电流突变量是否只有一个减�。绻窃蚺卸ㄎ缌骰ジ衅鞫位芈房罚⒃诵邢嘤Φ谋；こ绦颍蝗绻皇窃蚍祷夭街�(2)。
2.根据权利要求1所述的一种判断电流互感器二次回路开路的方法，其特征在于当步骤(3)中的MAXab，Ic)大于1.2倍二次回路的额定电流时，微处理器跳过后续步骤直接发出报警信号，并运行预设的保护程序。
3.根据权利要求1所述的一种判断电流互感器二次回路开路的方法，其特征在于所述微处理器上还设置有电流互感器二次回路断线跳间控制字，当微处理判定为电流互感器二次回路开路时，可以立即发出跳闸命令。
全文摘要
本发明涉及一种判断电流互感器二次回路开路的方法。其特征在于它通过微处理器采集信号，并结合公式Ib－Ic|＞K×MAX(Ib，Ic)+I和同名相电流突变量是否只有一个减小这两个条件进行二次回路开路判断，如果两者都成立则判定为二次回路开路，如果不是两者都成立，则按用户设定频率重复采样判断。当判定为二次回路开路时，本方法还会自动运行预设的保护程序。本发明提供了一种没有保护死区的判断电流互感器二次回路开路的方法。
文档编号G01R31/06GK102520309SQ201110403068
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者邵柳东, 郑坚江 申请人:宁波三星电气股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
