一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，所述方法包括：S1，向被監(jiān)測電流互感器的二次回路中注入高頻電壓信號Uh；S2，測量二次回路電流信號I2并將I2分離成工頻電流信號Ip和高頻電流信號Ih；S3，AD轉(zhuǎn)換Ip和Ih；S4，計算Ip在一個工頻電流周期內(nèi)正負幅值的比值Iγ；S5，計算二次回路的導納值Yh，Yh＝Ih/Uh；S6，根據(jù)Ip和被監(jiān)測電流互感器二次回路上電能表中的功率因數(shù)cosφ、工頻電壓Up計算電能值Ec；S7，計算時間間隔T內(nèi)的差值ΔE，ΔE＝Ec-Em；S8，根據(jù)比值Iγ、差值ΔE、導納值Yh判斷被監(jiān)測電流互感器的二次回路的故障類型。這種方法簡單，可靠，可實時在線監(jiān)測被監(jiān)測電流互感器二次回路上的故障，可判斷識別回路中故障發(fā)生的位置和類型。
【專利說明】一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法
【技術(shù)領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)測方法，具體講涉及一種計量用電流互感器二次回路故障 監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 電流互感器是電力系統(tǒng)運行及電能計量中的重要組成設備，是交流電路中一次系 統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件，用于傳遞信息給測量儀表、保護和控制裝置等。
[0003] 電流互感器運行中二次回路可能發(fā)生的故障包括：觸點接觸不良、觸點損壞、人為 短接或斷開、互感器損壞等，這些故障在電流回路中均可歸結(jié)為二次回路開路或短路；電流 互感器二次回路故障將直接影響電能計量的準確性，甚至導致電力安全事故。
[0004] 目前對計量電流互感器的故障檢測方法一般有以下兩種方式，一是通常在計量電 流互感器的安裝現(xiàn)場，用普通電壓表測量電流互感器二次回路輸出端的電壓，用鉗形表測 量電流互感器二次回路的電流，根據(jù)用電系統(tǒng)電壓的有無及系統(tǒng)電流的變化量估計計量電 流互感器是否存在故障；二是在電網(wǎng)電源的輸入端加裝前級專用檢測電流互感器，根據(jù)專 用檢測電流互感器與計量電流互感器二次輸出電流值的差值來判斷是否存在故障。這兩種 檢測方式由于都需要檢測人員到現(xiàn)場進行檢測工作，并且有時還需要停電作業(yè)，在運用過 程中存在實時性、準確性和可靠性差的問題。
[0005] 因此，需要提供一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，以實時在線監(jiān)測 計量電流互感器的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)計量電流互感器二次回路故障以及防竊電檢測等。
【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提出一種計量用電流互感器二次 回路故障在線監(jiān)測方法。
[0007] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其改 進之處在于：所述方法包括如下步驟：
[0008] S1，向被監(jiān)測電流互感器CT (6)的二次回路中注入高頻電壓信號Uh ;
[0009] S2,測量所述被監(jiān)測電流互感器CT(6)的二次回路電流信號12 ;
[0010] S3,將所述二次回路電流信號12分離成工頻電流信號Ip和高頻電流信號Ih ;
[0011] S4, AD轉(zhuǎn)換所述工頻電流信號Ip和所述高頻電流信號Ih ;
[0012] S5,根據(jù)所述工頻電流信號Ip，計算一個工頻電流周期內(nèi)其正負幅值的比值I γ ;
[0013] S6,根據(jù)所述高頻電壓信號Uh和所述高頻電流信號Ih，計算所述二次回路的導納 值Yh ;
[0014] S7,采集連接在所述被監(jiān)測電流互感器CT (6)的二次回路上的電能表（5)中的功 率因數(shù)cos Φ、工頻電壓Up和電能值Em ;
[0015] S8,在時間間隔T內(nèi)，根據(jù)所述功率因數(shù)cosct、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信 號Ip以及所述電能表（5)的接線方式計算電能值Ec ;
[0016] S9,根據(jù)所述電能值Em和所述電能值Ec計算時間間隔T內(nèi)的差值ΛΕ ;
[0017] S10,根據(jù)所述比值I γ、所述差值ΛΕ、所述導納值Yh判斷所述被監(jiān)測電流互感器 的二次回路的故障類型。
[0018] 優(yōu)選的，所述被監(jiān)測電流互感器的一次回路與工頻電流相連，二次回路與電能表 (5)相連；所述電能表為具有數(shù)據(jù)通信功能的單相或三相電能表中的任意一種電能表。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟S1包括：將被監(jiān)測電流互感器CI^6)的二次回路導線穿過電壓 互感器PT(2)的中心，所述電壓互感器PT(2)的一次繞組與高頻信號發(fā)生裝置（1)的輸出 端相連，所述高頻信號發(fā)生裝置（1)的輸入端與數(shù)據(jù)處理單元（8)的輸出端相連；
[0020] 所述高頻信號發(fā)生裝置（1)在所述數(shù)據(jù)處理單元（8)的控制下產(chǎn)生高頻電壓信號 Uh，并通過所述電壓互感器ΡΤ (2)向所述被監(jiān)測電流互感器CT (6)的二次回路中注入所述 高頻電壓信號Uh。
[0021] 進一步，所述電壓互感器PT(2)的一次輸入電壓與二次輸出電壓比為25 :1。
[0022] 進一步，所述高頻信號發(fā)生裝置（1)包括DDS頻率合成器AD9850和功率放大器 TDA8498,所述數(shù)據(jù)處理單元（8)包括ARM單片機STM32F407ZG;
[0023] 所述ARM單片機STM32F407ZG通過SPI總線與所述DDS頻率合成器AD9850連接， 所述ARM單片機STM32F407ZG通過讀寫SPI總線驅(qū)動所述DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生 1531Hz的高頻正弦波形的電壓信號；
[0024] 所述DDS頻率合成器AD9850通過模擬單端信號線與所述功率放大器TDA8498連 接，所述功率放大器TDA8498用于放大所述DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生的電壓信號，提高 其驅(qū)動能力；
[0025] 所述功率放大器TDA8498通過模擬信號線與所述電壓互感器PT (2)連接，所述功 率放大器TDA8498驅(qū)動所述電壓互感器PT(2)向被監(jiān)測電流互感器CT(6)的二次回路中注 入頻率為1531Hz，幅值為0. 4V的電壓信號。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟S2包括：將所述被監(jiān)測電流互感器（6)的二次回路導線穿過寬 頻電流互感器CT(3)的中心，所述電流互感器CT(3)的二次繞組通過模擬信號線與電流信 號分離模塊（4)連接；
[0027] 所述寬頻電流互感器CT(3)檢測所述被監(jiān)測電流互感器二次回路電流信號12并 將所述電流信號12傳輸給所述電流信號分離模塊（4)，所述二次回路電流信號12為工頻電 流信號Ip和高頻電流信號Ih的疊加信號。
[0028] 優(yōu)選的，所述寬頻電流互感器CT (3)的一次輸入電流與二次輸出電流比為300 :1。
[0029] 進一步，步驟S3包括：所述電流信號分離模塊（4)包括信號調(diào)理模塊、截止頻率為 1000Hz的8階巴特沃斯高通濾波器、以及截止頻率為100Hz的8階巴特沃斯低通濾波器； 所述信號調(diào)理模塊通過模擬信號線分別與所述8階巴特沃斯高通濾波器以及所述8階巴特 沃斯低通濾波器連接；
[0030] 所述信號調(diào)理模塊濾除所述電流信號12中的直流分量，并將濾除直流分流后的 混合電流信號分別傳輸給所述8階巴特沃斯高通濾波器和所述8階巴特沃斯低通濾波器；
[0031] 所述8階巴特沃斯高通濾波器濾除所述混合電流信號中的50Hz工頻電流信號Ip 和雜訊信號，獲得干凈的1531Hz高頻電流信號Ih，并將所述1531Hz高頻電流信號Ih傳輸 給AD轉(zhuǎn)換模塊（7);
[0032] 所述8階巴特沃斯低通濾波器濾除所述混合電流信號中的1531H高頻電流信號Ih 和雜訊信號，獲取干凈的50Hz工頻電流信號Ip ;并將所述50Hz工頻電流信號Ip傳輸給所 述AD轉(zhuǎn)換模塊（7)。
[0033] 進一步，步驟S4包括：所述8階巴特沃斯高通濾波器和所述8階巴特沃斯低通濾 波器通過差分模擬信號線分別接入AD轉(zhuǎn)換器ADS8556的兩個獨立的模擬輸入通道，所述AD 轉(zhuǎn)換器ADS8556對接收到的所述1531Hz高頻電流信號Ih和所述50Hz工頻電流信號Ip進 行AD轉(zhuǎn)換后輸出給數(shù)據(jù)處理單元（8)。
[0034] 優(yōu)選的，所述步驟S5包括：數(shù)據(jù)處理單元（8)將一個工頻電流周期20ms內(nèi)的50Hz 工頻電流信號Ip的正負方向的幅值相除，得到I Y，并將I Y通過電力負荷控制終端（9)傳 輸給上級服務器（10)。
[0035] 優(yōu)選的，所述步驟S6包括：數(shù)據(jù)處理單元（8)將所述高頻電流信號Ih與所述高頻 電壓信號Uh相除，得到所述被監(jiān)測電流互感器的二次回路導納值Yh，Yh = Ih/Uh，并將所 述導納值Yh通過電力負荷控制終端（9)傳輸給上級服務器（10)。
[0036] 優(yōu)選的，所述步驟S7包括：電力負荷控制終端（9)通過有線或無線通訊方式采 集所述電能表（5)測量到的功率因數(shù)cos Φ、工頻電壓Up和電能值Em，并將所述功率因數(shù) cos Φ、所述工頻電壓Up以及所述電能值Em傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊（7)。
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟S8包括：當所述電能表（5)采用三相三線兩元件法接線時，數(shù)據(jù) 處理單元（8)根據(jù)所述功率因數(shù)coset、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信號Ip計算電能 值 Ec ; Ec= Up*Ip*cos Φ ;
[0038] 當所述電能表（5)采用三相四線三元件法接線時，數(shù)據(jù)處理單元（8)根據(jù)所述功 率因數(shù)cos Φ、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信號Ip計算電能值Ec ;Ec = 3Up*Ip*C0S Φ。
[0039] 優(yōu)選的，所述步驟S9包括：數(shù)據(jù)處理單元（8)將所述電能值Em和所述電能值Ec 作差得到差值ΛΕ，ΛΕ = Ec-Em，并將所述差值ΛΕ通過電力負荷控制終端（9)傳輸給上 級服務器（10)。
[0040] 優(yōu)選的，所述時間間隔T的取值范圍為：10min至30min。
[0041] 優(yōu)選的，所述步驟S10包括：上級服務器（10)根據(jù)所述比值I γ、所述差值Λ E、所 述導納值Yh判斷所述被監(jiān)測電流互感器的二次回路的故障類型：
[0042] 1)當所述比值I Y的絕對值> 1. 1時，判斷所述二次回路中工頻電流信號出現(xiàn)畸 變；
[0043] 2)當所述比值Ιγ的絕對值〈1. 1，所述導納值Yh和所述差值ΛΕ在允許范圍內(nèi) 波動時，判斷所述二次回路未發(fā)生故障；
[0044] 3)當所述比值Ιγ的絕對值〈1. 1，所述導納值Yh在允許范圍內(nèi)波動，所述差值 ΛΕ在時間間隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈現(xiàn)急劇上升的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流 互感器的二次回路發(fā)生短接故障，短接點在電能表（5)和寬頻電流互感器（3)之間；
[0045] 4)當所述比值I γ的絕對值〈1. 1，所述差值ΛE值在允許范圍內(nèi)波動，所述導納 值Yh在時間間隔Τ內(nèi)超過允許的波動范圍并呈急劇增大的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互 感器的二次回路發(fā)生短接故障，短接點在小型電壓互感器PT(2)和被監(jiān)測電流互感器（3) 之間；
[0046] 5)當所述比值I γ的絕對值〈1. 1，所述差值ΛΕ值在允許范圍內(nèi)波動，所述導納 值Yh在時間間隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈急劇下降的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互 感器的二次回路接頭松動、老化或二次回路開路；
[0047] 6)當所述比值I γ的絕對值〈1. 1，所述差值ΛΕ在時間間隔Τ內(nèi)出現(xiàn)混亂，所述 導納值Yh超過允許的波動范圍并呈急劇上升的變化趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互感器 的二次回路飽和。
[0048] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果：
[0049] (1)本發(fā)明監(jiān)測方法簡單，可靠，可實現(xiàn)被監(jiān)測電流互感器二次回路故障的實時在 線監(jiān)測，反應了大多數(shù)的二次回路故障類型；
[0050] (2)用于注入高頻電壓信號的電壓互感器PT和用于監(jiān)測二次回路電流的電流互 感器均采用穿心設計，使用時不用斷開二次回路，對計量回路不造成影響。
[0051] (3)用于注入高頻電壓信號的電壓互感器PT在二次回路非故障情況下，注入二次 回路的電壓幅值較小，且頻率避開系統(tǒng)內(nèi)基波和常見諧波頻率，不影響電能表正常計量。
[0052] (4)在比值I Y的絕對值〈1. 1時，通過判斷差值ΛΕ在時間間隔T內(nèi)出現(xiàn)混亂，導 納值Yh超過允許的波動范圍并呈急劇上升的變化趨勢，可監(jiān)測電流互感器飽和的故障；
[0053] (5)在比值I γ的絕對值〈1. 1時，通過差值Λ E和導納值Yh的變化可以判斷識別 回路中故障發(fā)生的位置和類型。
【專利附圖】
【附圖說明】：
[0054] 圖1為實現(xiàn)二次回路故障監(jiān)測方法的硬件原理圖；
[0055] 圖2為三相兩元件電能表實現(xiàn)的三相三線兩元件接線方式原理圖；
[0056] 圖3為三相三元件電能表實現(xiàn)的三相四線三元件接線方式原理圖；
[0057] 圖4為采用三個單相電能表實現(xiàn)的三相四線三元件接線方式原理圖；
[0058] 圖5為二次回路發(fā)生不同故障時，比值I γ、差值Λ E和導納值Yh的變化情況示意 圖。
[0059] 其中：1-高頻電壓信號發(fā)生裝置；2-電壓互感器PT、3-電流互感器、4-電流信號 分離模塊；5_電能表；5-被監(jiān)測電流互感器；7-AD采樣模塊；8-數(shù)據(jù)處理單元；9-電力負 荷控制終端；10-上級服務器。
【具體實施方式】：
[0060] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實例對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步的 說明。
[0061] 如圖1所示：本發(fā)明采用如下方法對電流互感器二次回路進行故障監(jiān)測：
[0062] (1)被監(jiān)測電流互感器CT-6的一次側(cè)與工頻電流源相連，二次側(cè)與電能表相連， 電能表為具有數(shù)據(jù)通信功能的三相或單相電能表中的任意一種電能表；
[0063] 利用互感器原理，以穿心方式將被監(jiān)測電流互感器CT-6的二次回路導線穿過一 次輸入電壓與二次輸出電壓比為25:1的電壓互感器ΡΤ-2的中心，電壓互感器ΡΤ-2的一 次繞組與高頻電壓信號發(fā)生裝置-1相連，通過數(shù)據(jù)處理單元-8控制高頻電壓信號發(fā)生裝 置-1產(chǎn)生高頻電壓，通過電壓互感器ΡΤ-2在被監(jiān)測的電流互感器（CT) -6連接電能表-5 的二次回路中注入高頻電壓信號Uh ;
[0064] 高頻信號發(fā)生裝置-1包括DDS頻率合成器AD9850和功率放大器TDA8498,數(shù)據(jù)處 理單元-8包括ARM單片機STM32F407ZG ;
[0065] ARM單片機STM32F407ZG通過SPI總線與DDS頻率合成器AD9850連接，ARM單片 機STM32F407ZG通過讀寫SPI總線驅(qū)動DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生1531Hz的高頻正弦波 形的電壓信號；
[0066] DDS頻率合成器AD9850通過模擬單端信號線與功率放大器TDA8498連接，功率放 大器TDA8498用于放大DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生的電壓信號，提高其驅(qū)動能力；
[0067] 功率放大器TDA8498通過模擬信號線與電壓互感器PT-2連接，功率放大器 TDA8498驅(qū)動電壓互感器PT-2向被監(jiān)測電流互感器CT-6的二次回路中注入頻率為 1531Hz，幅值為0. 4V的電壓信號。
[0068] (2)被監(jiān)測電流互感器CT-6連接電能表-5的二次回路導線穿過一只寬頻電流互 感器CT-3,寬頻電流互感器CT-3的一次輸入電流與二次輸出電流比為300 :1，用于測量被 監(jiān)測電流互感器CT-6二次回路電流12,該電流12為工頻電流信號Ip和高頻電流信號Ih 的疊加信號；
[0069] (3)電流信號分離模塊-4包括信號調(diào)理模塊、截止頻率為1000Hz的8階巴特沃斯 高通濾波器、以及截止頻率為100Hz的8階巴特沃斯低通濾波器；信號調(diào)理模塊通過模擬信 號線分別與8階巴特沃斯高通濾波器以及8階巴特沃斯低通濾波器連接；
[0070] 信號調(diào)理模塊濾除電流信號12中的直流分量，并將濾除直流分流后的混合電流 信號分別傳輸給8階巴特沃斯高通濾波器和8階巴特沃斯低通濾波器；
[0071] 8階巴特沃斯高通濾波器濾除混合電流信號中的50Hz工頻電流信號Ip和雜訊信 號，獲得干凈的1531Hz高頻電流信號Ih，并將1531Hz高頻電流信號Ih傳輸給AD轉(zhuǎn)換模 塊;
[0072] 8階巴特沃斯低通濾波器濾除混合電流信號中的1531H高頻電流信號Ih和雜訊信 號，獲取干凈的50Hz工頻電流信號Ip ;并將50Hz工頻電流信號Ip傳輸給AD轉(zhuǎn)換模塊-7 ;
[0073] (4) AD采樣模塊-7包括AD轉(zhuǎn)換器ADS8556 ;8階巴特沃斯高通濾波器和8階巴特 沃斯低通濾波器通過差分模擬信號線分別接入AD轉(zhuǎn)換器ADS8556的兩個獨立的模擬輸入 通道，AD轉(zhuǎn)換器ADS8556對接收到的1531Hz高頻電流信號Ih和50Hz工頻電流信號Ip進 行AD轉(zhuǎn)換后輸出給數(shù)據(jù)處理單元（8);
[0074] (5)數(shù)據(jù)處理單元-8將工頻電流信號Ip在一個周期內(nèi)正負幅值相除，得到比值 I Y，并將通過電力負荷控制終端-9傳輸給上級服務器；
[0075] (6)數(shù)據(jù)處理單元-8將高頻電流信號Ih和高頻電壓信號Uh做除法，得到二次回 路導納值Yh = Ih/Uh，并將二次回路導納值Yh通過電力負荷控制終端-9傳輸給上級服務 器；
[0076] (7)電力負荷控制終端-9通過有線或無線通信方式得到電能表-5內(nèi)檢測的功率 因數(shù)值cos Φ、電壓值Up以及電能值Em ;并將功率因數(shù)值cos Φ、電壓值Up、電能值Em傳輸 給數(shù)據(jù)處理單元-8 ;
[0077] (8)數(shù)據(jù)處理單元-8使用得到的功率因數(shù)cos Φ、電壓值Up和Ip計算得到在固 定時間間隔T內(nèi)（T的范圍是10min至30min)的電能值Ec，Ec的計算方法與電能表的接線 方式有關；如圖2所示：當電能表為三相兩元件電能表時，采用三相三線兩元件法接線，此 時，Φ ;如圖3所不：當電能表為二相二兀件電能表時，米用二相四線二兀 件法接線，此時，Ec = 3Up*Ip*cos<i);如圖4所示：當電能表為單相電能表時，采用三個電 能表實現(xiàn)三相四線三元件法接線，此時，Ec = 3Up*Ip*cos<i);
[0078] (9)數(shù)據(jù)處理單元-8根據(jù)電能值Em和Ec計算在該固定時間間隔T內(nèi)的電能差值 ΛΕ，ΛΕ = Ec-Em，并將電能差值ΛΕ通過電力負荷控制終端-9傳輸給上級服務器；
[0079] (10)上級服務器可根據(jù)比值IY、差值ΛΕ、導納值Yh判斷被監(jiān)測電流互感器 CT-6的二次回路的故障類型，并識別故障可能發(fā)生的位置；
[0080] 如圖5所示：
[0081] 1)當比值I Y的絕對值> 1. 1時，判斷所述二次回路中工頻電流信號出現(xiàn)畸變；
[0082] 2)當比值Ιγ的絕對值〈1. 1，導納值Yh和差值Λ E在允許范圍內(nèi)（允許范圍指 的是偏離正常值20%以內(nèi)的范圍）波動時，判斷二次回路未發(fā)生故障；
[0083] 3)當比值Ιγ的絕對值〈1. 1，導納值Yh在允許范圍內(nèi)波動，差值ΛΕ在時間間隔 T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈現(xiàn)急劇上升的趨勢時，判斷被監(jiān)測電流互感器的二次回路發(fā) 生短接故障，短接點在電能表-5和寬頻電流互感器-3之間，例如圖1中C點與c點之間發(fā) 生短接或圖1中的D點與d點發(fā)生短接；當C-c短接時，差值ΛΕ的上升幅值更大；
[0084] 4)當比值Ιγ的絕對值〈1. 1，差值ΛΕ值在允許范圍內(nèi)波動，導納值Yh在時間間 隔T內(nèi)超過允許的波動范圍，并呈急劇增大的趨勢時，判斷被監(jiān)測電流互感器的二次回路 發(fā)生短接故障，短接點在小型電壓互感器PT-2和被監(jiān)測電流互感器-3之間，例如圖1中A 點與a點之間發(fā)生短接或圖1中的B點與b點發(fā)生短接；當A-a短接時，導納值Yh的上升 幅值更大；
[0085] 5)當比值Ιγ的絕對值〈1. 1，差值ΛΕ值在允許范圍內(nèi)波動，導納值Yh在時間間 隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈急劇下降的趨勢時，判斷被監(jiān)測電流互感器的二次回路接 頭松動、老化或二次回路開路；
[0086] 6)當比值I γ的絕對值〈1. 1，差值ΛΕ在時間間隔T內(nèi)出現(xiàn)混亂，導納值Yh超過 允許的波動范圍并呈急劇上升的變化趨勢時，判斷被監(jiān)測電流互感器的二次回路飽和。 [0087] 以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于：所述方法包括如下步 驟： S1，向被監(jiān)測電流互感器CT (6)的二次回路中注入高頻電壓信號Uh ; 52, 測量所述被監(jiān)測電流互感器CT(6)的二次回路電流信號12 ; 53, 將所述二次回路電流信號12分離成工頻電流信號Ip和高頻電流信號Ih ; 54, AD轉(zhuǎn)換所述工頻電流信號Ip和所述高頻電流信號Ih ; 55, 根據(jù)所述工頻電流信號Ip，計算一個工頻電流周期內(nèi)其正負幅值的比值I γ ; 56, 根據(jù)所述高頻電壓信號Uh和所述高頻電流信號Ih，計算所述二次回路的導納值 Yh ； 57, 采集連接在所述被監(jiān)測電流互感器CI^6)的二次回路上的電能表（5)中的功率因 數(shù)cos Φ、工頻電壓Up和電能值Em ; 58, 在時間間隔T內(nèi)，根據(jù)所述功率因數(shù)cos Φ、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信號Ip 以及所述電能表（5)的接線方式計算電能值Ec ; 59, 根據(jù)所述電能值Em和所述電能值Ec計算時間間隔T內(nèi)的差值Λ E ; S10,根據(jù)所述比值I Υ、所述差值Λ Ε、所述導納值Yh判斷所述被監(jiān)測電流互感器的二 次回路的故障類型。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述被監(jiān)測電流互感器的一次回路與工頻電流相連，二次回路與電能表（5)相連；所 述電能表為具有數(shù)據(jù)通信功能的單相或三相電能表中的任意一種電能表。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S1包括：將被監(jiān)測電流互感器CT (6)的二次回路導線穿過電壓互感器PT (2) 的中心，所述電壓互感器PT(2)的一次繞組與高頻信號發(fā)生裝置（1)的輸出端相連，所述高 頻信號發(fā)生裝置（1)的輸入端與數(shù)據(jù)處理單元（8)的輸出端相連； 所述高頻信號發(fā)生裝置（1)在所述數(shù)據(jù)處理單元（8)的控制下產(chǎn)生高頻電壓信號Uh， 并通過所述電壓互感器PT(2)向所述被監(jiān)測電流互感器CT(6)的二次回路中注入所述高頻 電壓信號Uh。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述電壓互感器PT(2)的一次輸入電壓與二次輸出電壓比為25 :1。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述高頻信號發(fā)生裝置（1)包括DDS頻率合成器AD9850和功率放大器TDA8498,所述 數(shù)據(jù)處理單元（8)包括ARM單片機STM32F407ZG ; 所述ARM單片機STM32F407ZG通過SPI總線與所述DDS頻率合成器AD9850連接，所述 ARM單片機STM32F407ZG通過讀寫SPI總線驅(qū)動所述DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生1531Hz 的高頻正弦波形的電壓信號； 所述DDS頻率合成器AD9850通過模擬單端信號線與所述功率放大器TDA8498連接，所 述功率放大器TDA8498用于放大所述DDS頻率合成器AD9850產(chǎn)生的電壓信號，提高其驅(qū)動 能力； 所述功率放大器TDA8498通過模擬信號線與所述電壓互感器PT(2)連接，所述功率放 大器TDA8498驅(qū)動所述電壓互感器ΡΤ(2)向被監(jiān)測電流互感器CT(6)的二次回路中注入頻 率為1531Hz，幅值為0.4V的電壓信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S2包括：將所述被監(jiān)測電流互感器（6)的二次回路導線穿過寬頻電流互感器 CT(3)的中心，所述電流互感器CT(3)的二次繞組通過模擬信號線與電流信號分離模塊（4) 連接； 所述寬頻電流互感器CT(3)檢測所述被監(jiān)測電流互感器二次回路電流信號12并將所 述電流信號12傳輸給所述電流信號分離模塊（4)，所述二次回路電流信號12為工頻電流信 號Ip和高頻電流信號Ih的疊加信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述寬頻電流互感器CT (3)的一次輸入電流與二次輸出電流比為300 :1。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 步驟S3包括：所述電流信號分離模塊（4)包括信號調(diào)理模塊、截止頻率為1000Hz的8 階巴特沃斯高通濾波器、以及截止頻率為100Hz的8階巴特沃斯低通濾波器；所述信號調(diào)理 模塊通過模擬信號線分別與所述8階巴特沃斯高通濾波器以及所述8階巴特沃斯低通濾波 器連接； 所述信號調(diào)理模塊濾除所述電流信號12中的直流分量，并將濾除直流分流后的混合 電流信號分別傳輸給所述8階巴特沃斯高通濾波器和所述8階巴特沃斯低通濾波器； 所述8階巴特沃斯高通濾波器濾除所述混合電流信號中的50Hz工頻電流信號Ip和雜 訊信號，獲得干凈的1531Hz高頻電流信號Ih，并將所述1531Hz高頻電流信號Ih傳輸給AD 轉(zhuǎn)換模塊⑵； 所述8階巴特沃斯低通濾波器濾除所述混合電流信號中的1531H高頻電流信號Ih和 雜訊信號，獲取干凈的50Hz工頻電流信號Ip ;并將所述50Hz工頻電流信號Ip傳輸給所述 AD轉(zhuǎn)換模塊（7)。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 步驟S4包括：所述8階巴特沃斯高通濾波器和所述8階巴特沃斯低通濾波器通過差 分模擬信號線分別接入AD轉(zhuǎn)換器ADS8556的兩個獨立的模擬輸入通道，所述AD轉(zhuǎn)換器 ADS8556對接收到的所述1531Hz高頻電流信號Ih和所述50Hz工頻電流信號Ip進行AD轉(zhuǎn) 換后輸出給數(shù)據(jù)處理單元（8)。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S5包括：數(shù)據(jù)處理單元⑶將一個工頻電流周期20ms內(nèi)的50Hz工頻電流信 號Ip的正負方向的幅值相除，得到I Y，并將I Y通過電力負荷控制終端（9)傳輸給上級服 務器（10)。
11. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S6包括：數(shù)據(jù)處理單元（8)將所述高頻電流信號Ih與所述高頻電壓信號Uh 相除，得到所述被監(jiān)測電流互感器的二次回路導納值Yh，Yh = Ih/Uh，并將所述導納值Yh通 過電力負荷控制終端（9)傳輸給上級服務器（10)。
12. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S7包括：電力負荷控制終端（9)通過有線或無線通訊方式采集所述電能表 (5)測量到的功率因數(shù)cos Φ、工頻電壓Up和電能值Em，并將所述功率因數(shù)cos Φ、所述工 頻電壓Up以及所述電能值Em傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊（7)。
13. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S8包括：當所述電能表（5)采用三相三線兩元件法接線時，數(shù)據(jù)處理單元 (8)根據(jù)所述功率因數(shù)coset、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信號Ip計算電能值Ec ; Ec=-v^Up*Ip*cos Φ ； 當所述電能表（5)采用三相四線三元件法接線時，數(shù)據(jù)處理單元（8)根據(jù)所述功率因 數(shù)cos Φ、所述工頻電壓Up、所述工頻電流信號Ip計算電能值Ec ;Ec = 3Up*Ip*cos Φ。
14. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S9包括：數(shù)據(jù)處理單元（8)將所述電能值Em和所述電能值Ec作差得到差值 ΛΕ，ΛΕ = Ec-Em，并將所述差值ΛΕ通過電力負荷控制終端（9)傳輸給上級服務器（10)。
15. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述時間間隔T的取值范圍為：10min至30min。
16. 如權(quán)利要求1所述的一種計量用電流互感器二次回路故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述步驟S10包括：上級服務器（10)根據(jù)所述比值Ιγ、所述差值Λ E、所述導納值Yh 判斷所述被監(jiān)測電流互感器的二次回路的故障類型： 1) 當所述比值I Y的絕對值> 1. 1時，判斷所述二次回路中工頻電流信號出現(xiàn)畸變； 2) 當所述比值IY的絕對值〈1.1，所述導納值Yh和所述差值ΛΕ在允許范圍內(nèi)波動 時，判斷所述二次回路未發(fā)生故障； 3) 當所述比值I Y的絕對值〈1. 1，所述導納值Yh在允許范圍內(nèi)波動，所述差值ΛΕ在 時間間隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈現(xiàn)急劇上升的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互感器 的二次回路發(fā)生短接故障，短接點在電能表（5)和寬頻電流互感器（3)之間； 4) 當所述比值IY的絕對值〈1.1，所述差值ΛΕ值在允許范圍內(nèi)波動，所述導納值 Yh在時間間隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈急劇增大的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互感 器的二次回路發(fā)生短接故障，短接點在小型電壓互感器PT(2)和被監(jiān)測電流互感器（3)之 間； 5) 當所述比值ΙΥ的絕對值〈1.1，所述差值Λ Ε值在允許范圍內(nèi)波動，所述導納值Yh 在時間間隔T內(nèi)超過允許的波動范圍并呈急劇下降的趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互感器 的二次回路接頭松動、老化或二次回路開路； 6) 當所述比值IY的絕對值〈1. 1，所述差值ΛΕ在時間間隔T內(nèi)出現(xiàn)混亂，所述導納值 Yh超過允許的波動范圍并呈急劇上升的變化趨勢時，判斷所述被監(jiān)測電流互感器的二次回 路飽和。
【文檔編號】G01R35/02GK104267368SQ201410543129
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】雷民, 姜春陽, 周峰, 劉俊杰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院