基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法与流程

本发明涉及一种基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，属电力供电线路保护、母线保护和主变压器保护交流二次回路故障诊断技术领域。

背景技术：

电力系统中保护装置的正确动作与否，与提供保护电流的电流互感器息息相关。如果保护电流的幅值和相位出现错误将直接影响保护装置的逻辑运算，造成保护装置误动作。可见，提供保护电流的电流互感器对电力系统安全、可靠的运行起着至关重要的作用。目前，电力运行维护规程规定，新安装的或二次回路经过变动后的保护装置，在正式投运前必须采用钳形相位表带负荷测试输入保护装置的二次电流接线回路的相序和极性，验证二次电流回路的正确性和可靠性。然而目前电力运行维护中尚无确定的标准流程可实现对电流互感器二次电流接线回路进行故障诊断及故障选型，电力维护工作者使用钳形相位表在线测试后，只能凭经验主观判断做出结论，难以快速、正确诊断和排除故障隐患，不利于电力正常、可靠的运行。因此，针对上述问题，非常有必要研究一种电流互感器二次接线故障诊断方法,以便在通过钳形相位表完成带负荷测试后，即可利用测试数据快速实现对电流互感器二次接线故障的诊断及故障类型判断，方便工作人员迅速排除隐患，确保电力设备的安全投运，提高电力系统的运行可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种填补目前电力运行维护中对电流互感器二次电流接线回路进行故障诊断及故障选型无确定标准流程的空白，避免主观判断失误，操作方便，诊断快速、准确，提高维护工作效率及电力系统工作可靠性，确保电力设备运行安全的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的

一种基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，硬件包括钳形相位表、PC机；其特征在于：钳形相位表通过接口并联连接PC机，PC机包括故障类型数据库；PC机提取线路保护装置或母线保护装置或主变保护装置的相关诊断信息，对线路保护、母线保护及主变保护的二次电流回路进行故障诊断及故障选型；PC机将相关诊断信息提交故障诊断流程，与故障类型数据库中的不同故障类型的特征量进行比较，若与某一故障类型的特征量一致，则诊断为该故障类型，反之则返回与下一个故障类型的特征量进行比较，直至筛选完故障类型数据库中的最后一个故障类型；若故障类型数据库中的故障类型都不吻合，可重新设置误差范围，并再次返回故障诊断流程进行故障选型，直到选出为止。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）诊断信息提取；

2）故障选型；

3）故障诊断结论。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的线路保护，提取的诊断信息包括：该支路所在母线上其他支路的有功功率（P）和无功功率（Q），三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（ 1，2，3）；

其中，1为电流IA滞后基准电压UA之间的夹角，2为电流IB滞后基准电压UB之间的夹角，3为电流IC滞后基准电压UC之间的夹角，下同；据此诊断该线路保护用的电流互感器二次接线正确与否，如果二次接线错误，可以诊断出的故障类型包括：（1）三相电流不平衡；（2）A或B或C相TA二次绕组的极性接反；（3）AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；（4）ABC三相TA二次绕组的极性接反；（5）AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；（6）ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的母线保护，提取的诊断信息包括：引入母线保护装置各支路的有功功率（P）和无功功率（Q）；通过钳形相位表获得被测试支路的三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（1，2，3）；同时包括母线保护装置液晶显示的差流值Icd；据此诊断出的故障类型为：（1）三相电流不平衡；（2）某支路A或B或C相TA二次绕组的极性接反；（3）某支路AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；（4）某支路ABC三相TA二次绕组的极性接反；（5）某支路AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；（6）某支路ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反；（7）各支路的CT变比整定错误；（8）母联（或分段）TA二次绕组的极性与母线保护装置内部规定极性不一致。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的主变保护，提取的诊断信息包括：（1）主变高、中、低三侧有功功率（P）和无功功率（Q）；（2）主变高、中、低三侧的三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（1，2，3）；（3）输入高压侧和中压侧同名相电流的相位φ1，及高压侧和低压侧同名相电流的相位φ2；（4）主变保护装置液晶显示的差流值Icd；（5）主变接线方式。据此可以诊断出的故障类型为：（1）三相电流不平衡；（2）主变某侧A或B或C相TA二次绕组的极性接反；（3）主变某侧AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；（4）主变某侧ABC三相TA二次绕组的极性接反；（5）主变某侧AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；（6）主变某侧ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反；（7）主变保护装置接线方式整定错误；（8）容量和CT变比整定错误。

本发明与现有技术相比的有益效果在于

该基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法可在钳形相位表完成带负荷测试后，利用测试数据快速实现对电流互感器二次接线故障的诊断及故障类型判断，操作简单，诊断故障快速准确，填补目前电力运行维护中对电流互感器二次电流接线回路进行故障诊断及故障选型无确定标准流程的空白，方便工作人员迅速排除运行隐患，确保电力设备的安全投运，大大提高电力系统的运行可靠性。

附图说明

图1为基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法的工作流程示意图；

图2为某变电站一次主接线示意图；

图3为线路保护二次电流回路故障诊断流程示意图；

图4为母线保护二次电流回路故障诊断流程示意图；

图5为主变保护二次电流回路故障诊断流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

该基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，硬件包括钳形相位表、PC机；钳形相位表通过接口并联连接PC机，PC机包括故障类型数据库；PC机提取线路保护装置或母线保护装置或主变保护装置的相关诊断信息，对线路保护、母线保护及主变保护的二次电流回路进行故障诊断及故障选型；PC机将相关诊断信息提交故障诊断流程，与故障类型数据库中的不同故障类型的特征量进行比较，若与某一故障类型的特征量一致，则诊断为该故障类型，反之则返回与下一个故障类型的特征量进行比较，直至筛选完故障类型数据库中的最后一个故障类型；若故障类型数据库中的故障类型都不吻合，可重新设置误差范围，并再次返回故障诊断流程进行故障选型，直到选出为止。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）诊断信息提取；

2）故障选型；

3）故障诊断结论。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的线路保护，提取的诊断信息包括：该支路所在母线上其他支路的有功功率（P）和无功功率（Q），三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（1，2，3）；

其中，1为电流IA滞后基准电压UA之间的夹角，2为电流IB滞后基准电压UB之间的夹角，3为电流IC滞后基准电压UC之间的夹角，下同；据此诊断该线路保护用的电流互感器二次接线正确与否，如果二次接线错误，可以诊断出的故障类型包括：

1）三相电流不平衡；

2）A或B或C相TA二次绕组的极性接反；

3）AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；

4）ABC三相TA二次绕组的极性接反；

5）AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；

6）ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的母线保护，提取的诊断信息包括：引入母线保护装置各支路的有功功率（P）和无功功率（Q）；通过钳形相位表获得被测试支路的三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（1，2，3）；同时包括母线保护装置液晶显示的差流值Icd。据此诊断出的故障类型为：

1）三相电流不平衡；

2）某支路A或B或C相TA二次绕组的极性接反；

3）某支路AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；

4）某支路ABC三相TA二次绕组的极性接反；

5）某支路AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；

6）某支路ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反；

7）各支路的CT变比整定错误；

8）母联（或分段）TA二次绕组的极性与母线保护装置内部规定极性不一致。

所述的基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，其特征在于：所述的主变保护，提取的诊断信息包括：

1）主变高、中、低三侧有功功率（P）和无功功率（Q）；

2）主变高、中、低三侧的三相电流幅值（IA、IB、IC）和相位（1，2，3）；

3）输入高压侧和中压侧同名相电流的相位φ1，及高压侧和低压侧同名相电流的相位φ2；

4）主变保护装置液晶显示的差流值Icd；

5）主变接线方式；据此可以诊断出的故障类型为：

a）三相电流不平衡；

b）主变某一侧A或B或C相TA二次绕组的极性接反；

c）主变某一侧AB或BC或CA两相TA二次绕组的极性接反；

d）主变某一侧ABC三相TA二次绕组的极性接反；

e）主变某一侧AB或BC或CA两相TA二次绕组的电缆芯线接反；

f）主变某一侧ABC三相TA二次绕组的电缆芯线接反；

g）主变保护装置接线方式整定错误；

h）容量和CT变比整定错误。

实施例

1、参见图2、图3，以支路L1为例，介绍线路保护二次电流回路故障诊断的步骤如下：

（1） 诊断信息提取；具体诊断信息如表1：

表1 诊断信息汇总表

（2）启动故障诊断流程；故障诊断流程分为电流平衡诊断和功率诊断。

A.电流平衡诊断是指：按照负荷电流不平衡度的公式，对三相电流的幅值进行电流平衡诊断。若三相电流不平衡度小于10%，则直接进入功率诊断；若大于10%，则同时进入功率诊断和故障选型模式。

根据上式可以计算出支路L1的电流不平衡度为1.5%，在误差范围内，因此直接进入功率诊断。

B.功率诊断是指：通过比较被试支路L1的理论负荷阻抗角与实际测量值（1，2，3）之间的误差，若误差小于±，则给出诊断结论：接线正确；反之，进入故障选型模式。其中，被试支路L1的理论负荷阻抗角的计算方法如下：

其中，当P>0、Q>0时，；当P<0、Q>0时，；当P<0、Q<0时，；当P>0、Q<0时，，下同。

因此，根据上式可以计算出：

由此可以得出结论， 2， 3与在误差范围之外，所以进入故障选型模式。

（3）启动故障选型；

提交的诊断信息1，2，3满足下式，

式中，为误差设置参数值，默认为5°，下同。

即与数据库中三相电流不平衡和BC两相TA二次绕组的极性接反的故障类型特征量一致， 因此诊断为该故障。

2、参见图2、图4，介绍母线保护二次电流回路故障诊断的步骤如下：

（1）诊断信息提取；具体诊断信息如表2：

表2 诊断信息汇总表

（2）启动故障诊断流程；故障诊断流程分为电流平衡诊断、功率诊断和差流诊断。

A.电流平衡诊断：分别计算出支路L1、L2、L3、L4的电流不平衡度分别为1.5%、0.6%、2.8%、1.6%，在误差范围内，因此直接进入功率诊断。

B.功率诊断：根据母线功率平衡的原理，各支路L1、L2、L3、L4的功率之和应为零，实际运行中，由于测量或计算误差，要求功率之和小于±5MW((MVar)即可。计算公式如下：

按照上式计算后得出：

在规定的误差范围内，则可以将各支路的功率作为母线保护功率诊断的参考值。

接着比较被试支路L1、L2、L3、L4的理论负荷阻抗角与实际测量值（1，2，3）之间的误差，其中L1、L2、L3、L4的理论负荷阻抗角的计算结果分别如下：192.2°、10.8°、197.5°、16.7°。计算结果表明误差均小于±，则表明各支路L1、L2、L3、L4接线正确。

C．差流诊断，对差流值Icd进行差流诊断，若该值小于100mA，则诊断为接线正确；反之，进入故障选型模式。

诊断信息中Icd=0.120A，超出规定的范围，故进入故障选型模式。

（3）启动故障选型。

诊断信息与数据库中“各支路的CT变比整定错误；母联（或分段）CT极性和母线保护装置规定的极性不一致”的故障特征量一致，故诊断为该故障。

3.参见图2、图5，介绍主变保护二次电流回路故障诊断的步骤如下：

（1）诊断信息提取；具体诊断信息如表3：

表3 诊断信息汇总表

（2）启动故障诊断流程；故障诊断流程分为电流平衡诊断、功率诊断、差流诊断和同名相电流相位诊断。

A.电流平衡诊断：分别计算出主变三侧的电流不平衡度分别为0.6%、4.5%、4.4%，在误差范围内，因此直接进入功率诊断。

B.功率诊断：根据主变三侧电量平衡的原理，高、中、低三侧的功率之和应为零，实际运行中，由于测量或计算误差，要求高、中、低三侧的功率之和小于5MW((MVar)即可。计算公式如下：

按照上式计算后得出：

即主变三侧功率之和在规定的误差范围内，同时，主变三侧功率又满足表4要求，所以可以将其作为主变保护功率诊断的参考值。

表4主变各侧功率受送关系

接着分别比较主变三侧的理论负荷阻抗角与实际测量值（1，2，3）之间的误差，其中，主变三侧的理论负荷阻抗角计算结果分别为：h=22.1°、m=189.4°、l=190.9°。表明误差均小于±，则表明主变各侧二次电流回路接线正确。

C．差流诊断：诊断信息中Icd=0.152A，超出规定的范围（小于100mA），故进入同名相电流相位诊断。

D．同名相电流相位诊断：是指将诊断信息中的φ1，φ2与数据库中的故障特征量进行比较，如果一致则判断为该特征量对应的主变接线方式。

诊断信息中φ1，φ2满足下式：

式中，为误差设置参数值，默认为5°。

即与数据库中Yyd1主变接线方式的特征量一致，故该主变接线方式应为Yyd1，与诊断信息中主变接线方式Yyd11不一致，进入故障选型模式。

（3）启动故障选型。

诊断信息与数据库中“Yyd1主变接线方式”的故障特征量一致，故诊断为主变接线方式整定错误。

若诊断信息中主变接线方式和诊断结果一致，即均为Yyd1时，说明差流超出规定的范围，诊断结论为容量和CT变比整定错误。

该基于钳形相位表的电流互感器二次接线故障诊断方法，彻底避免人工误判，提高了故障诊断正确率，实现对线路保护、母线保护和主变保护的二次电流回路快速进行故障诊断及故障选型；操作简单，判断可靠，在湖北荆州市地方电力的运用中取得明显效果，切实保障了主变保护装置、母线保护装置、线路保护装置的可靠运行，大大提升了电力系统运行的可靠性，降低了维护成本。

以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。