一种小电流接地电网电容电流测量方法技术

本发明专利技术涉及一种小电流接地电网电容电流测量方法，包括HC‑1型电容电流测试仪和测量装置，HC‑1型电容电流测试仪向配电网零序回路注入5Hz恒流方波信号，对线路对地电容进行充放电，从而对配电网对地电容电流进行测量，测量装置由交、直流电源系统、数字信号微处理器、信号采集单元和电力电子逆变电路组成，数字信号微处理器控制电力电子逆变电路产生一恒流5Hz方波信号，通过系统母线开口三角、接地变中性点或者是电容器组中性点注入系统的零序回路，信号采集系统采用高性能A/D采样回路和数字信号处理。

A method for measuring capacitive current of small current grounding network

The invention relates to a method of measuring low current grounding capacitance current of power network, including HC instrument and the measurement device of 1 type capacitive current test, HC type 1 capacitive current tester to the distribution network into the zero sequence circuit 5Hz constant current square wave signal, the circuit to charge and discharge the capacitor, thus the measurement of the ground the capacitance current in distribution network, the measuring device is composed of AC and DC power supply system, digital signal processor, signal acquisition unit and power electronic inverter circuit, digital signal microprocessor controlled power electronic inverter circuit generates a constant current 5Hz square wave signal, through system bus, open delta grounding transformer neutral point or capacitor neutral point with zero sequence circuit system, signal acquisition system adopts high performance A/D sampling circuit and digital signal processing.

【技术实现步骤摘要】
一种小电流接地电网电容电流测量方法
本专利技术属于电力系统测量领域，尤其是一种小电流接地电网电容电流测量方法。
技术介绍
在我国，中低压配电网线路故障大多为单相接地故障。由于采用中性点不接地方式运行，单相接地故障时线电压矢量三角形不变，三相对中性点电压不变。在电网电容电流不大，接地电弧能够自熄的条件下，电网可带故障继续供电1～2小时。因此，我国早期的中低压配电网多采用不接地方式，提高供电的可靠性和连续性。随着城市建设的快速发展，城市电网越来越多地采用电缆线路，使电网的电容电流大大增加。据统计，配电网的短路故障很多是由于线路单相接地电流无法自行熄灭引起的，当单相接地电流大于规程所规定的“10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A”时，将产生一种不稳定的间歇性接地电弧，引起幅值较高的弧光接地过电压。弧光过电压持续时间长、影响面积大，对电网中绝缘较差的设备和线路上的绝缘弱点，可能导致绝缘击穿，使故障扩大。此外，由于中性点的不稳定，电网单相接地容易引发电磁谐振而导致电压互感器烧毁和高压熔丝熔断等事故，给电网的安全可靠运行带来了极大的危害。传统的电容电流测量方法可以分为直接法和间接法。直接测量法如单相金属接地法，在较早时期，测量电容电流一般采用单相金属接地法，这种方法就是利用一个断路器来操作，将配网线路人为地进行单相接地试验，然后通过电流互感器直接测量入地的电容电流。这种方法需要的操作及接线非常繁杂，而且有可能危及非接地相绝缘薄弱处的绝缘造成两相异地短路，很不安全。整个试验工作对试验人员和电网的安全均构成威胁，试验的危险性很大。目前存在着多种间接测量电网电容电流的方法，按照是否直接接触一次侧，可分为两大类：第一类如中性点外加电容法，在测量过程中须直接与一次侧打交道；第二类如注入信号注入法，因在测量过程中是通过PT开口三角注入和实时测量反馈信号，所以无须与一次侧直接接触。目前被采用的如中性点外加电容法等须与一次侧直接打交道的间接测量方法，虽然比直接法简便，并能较准确地测量电容电流值，但仍然存在如下缺点：①测量时仍然与一次侧打交道，人员与设备安全得不到保障。②由于要涉及一次设备，操作繁琐，同时也存在误操作的危险。准备工作耗时长，测量工作效率低。通常大部分时间耗费在等待调度命令、开工作票、倒闸操作，做安全措施。一天只能测两至三个站，工作效率非常低。由于上述两个原因，希望有一种设备能直接在二次侧测量系统的电容电流，不需要涉及危险的一次侧；不需要繁琐的倒闸操作及等待，并使电容电流的测量工作简便、高效、易行。在无须与一次侧直接接触的电容电流测量方法中，根据所需计算信号来源的不同，主要分为两类：第一类的根本思想是利用电网正常运行时的中性点位移电压、中性点电流以及消弧线圈电感值等参数，计算得到电网的对地总容抗；然后由单相故障时的零序回路，计算当前运行方式下的电容电流。第二类则是注入信号法，即利用从系统外界注入的异频电流的反馈信号，通过相应等值电路，计算得到电网对地电容电流。在信号入住法中比较常用的方法包括三频法和分频法，但三频法只能适用于线路对地电容较小的情况，当电容较大的时候，运用三频法无论如何都不能满足测量需求。分频法相比于三频法稳定性有了很大提高，但是当测量较小电容时，当注入信号频率较低时，整个RLC串联回路的阻抗会非常大，与PT的励磁阻抗相差不大，这种情况下会造成很大的测量误差，所以当测量较小电容时，分频法会出现较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于方波信号注入法的小电流接地电网电容电流测量方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种小电流接地电网电容电流测量方法，包括HC-1型电容电流测试仪和测量装置，HC-1型电容电流测试仪向配电网零序回路注入5Hz恒流方波信号，对线路对地电容进行充放电，从而对配电网对地电容电流进行测量，测量装置由交、直流电源系统、数字信号微处理器、信号采集单元和电力电子逆变电路组成，数字信号微处理器控制电力电子逆变电路产生一恒流5Hz方波信号，通过系统母线开口三角、接地变中性点或者是电容器组中性点注入系统的零序回路，信号采集系统采用高性能A/D采样回路和数字信号处理。而且，所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆线连接至被测系统母线PT二次开口三角。而且，所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接到接地变压器中性点。而且，所述所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接一补偿电容器组。而且，在PT低压侧注入恒定电流i0，则在PT高压侧有电流i1，i2，i3，PT励磁电流ia，ib，ic，设PT高低压绕组匝数分别为n1，n2则有如下关系:n1(i1-ia)＝n2i0n1(i2-ib)＝n2i0n1(i3-ic)＝n2i0。而且，在注入信号为5Hz的恒流方波信号后，对注入的信号进行傅里叶变换和信号分析。对于注入的方波信号由傅立叶级数可展开成角频率不同的正弦波之和，即：在电压互感器二次开口三角进行采样和数据处理分别得到U5，U15，U25和I5，I15，I25则有：对注入的信号进行计算分析，从而得到系统电容电流的大小。而且，所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆线连接至被测系统母线PT二次开口三角的电路中，包括：HC-1型电容电流测试仪、带熔丝绝缘杆、接地变压器、消弧线圈和母线变压器，其中母线变压器低压侧三角形接法，消弧线圈退出，HC-1型电容电流测试仪向仪器配套的专用PT低压侧注入5Hz的恒流方波信号，将红色夹子接a端黑色夹子接x端在专用PT低压侧形成回路，而在PT高压侧通过带熔丝的绝缘杆搭接到接地变压器中性点与线路对地电容形成回路，通过对输入的方波信号进行傅里叶级数分解以及对仪器配套PT低压侧电压和电流测量，算出线路的对地电容量，进而求出电容电流。而且，所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接到接地变压器中性点的电路中，包括：HC-1型电容电流测试仪、带熔丝绝缘杆、补偿电容器组、消弧线圈和母线变压器，其中母线变压器低压侧三角形接法，消弧线圈退出。将HC-1型电容电流测试仪红色夹子接a端黑色夹子接x端在专用PT低压侧形成回路，而在PT高压侧通过带熔丝的绝缘杆搭接到电容器组中性点与线路对地电容形成回路，通过对输入的方波信号进行傅里叶级数分解以及对仪器配套PT低压侧电压和电流测量，算出线路的对地电容量，然后根据换算公式减去补偿电容量，求出真实的电容量，进而求出电容电流。而且，所述所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接一补偿电容器组的电路中，包括：HC-1型电容电流测试仪、带熔丝绝缘杆、补偿电容器组、消弧线圈和母线变压器，其中母线变压器低压侧三角形接法，二次消谐装置断开，高阻消谐器短接。将HC-1型电容电流测试仪红色夹子接L端黑色夹子接N端在专用PT低压侧形成回路，通过对输入的方波信号进行傅里叶级数分解以及对仪器配套PT低压侧电压和电流测量，算出线路的对地电容量，进而求出电容电流。本专利技术的优点和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小电流接地电网电容电流测量方法，包括HC‑1型电容电流测试仪和测量装置，其特征在于：HC‑1型电容电流测试仪向配电网零序回路注入5Hz恒流方波信号，对线路对地电容进行充放电，从而对配电网对地电容电流进行测量，测量装置由交、直流电源系统、数字信号微处理器、信号采集单元和电力电子逆变电路组成，数字信号微处理器控制电力电子逆变电路产生一恒流5Hz方波信号，通过系统母线开口三角、接地变中性点或者是电容器组中性点注入系统的零序回路，信号采集系统采用高性能A/D采样回路和数字信号处理。

【技术特征摘要】
1.一种小电流接地电网电容电流测量方法，包括HC-1型电容电流测试仪和测量装置，其特征在于：HC-1型电容电流测试仪向配电网零序回路注入5Hz恒流方波信号，对线路对地电容进行充放电，从而对配电网对地电容电流进行测量，测量装置由交、直流电源系统、数字信号微处理器、信号采集单元和电力电子逆变电路组成，数字信号微处理器控制电力电子逆变电路产生一恒流5Hz方波信号，通过系统母线开口三角、接地变中性点或者是电容器组中性点注入系统的零序回路，信号采集系统采用高性能A/D采样回路和数字信号处理。2.根据权利要求1所述的小电流接地电网电容电流测量方法，其特征在于：所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆线连接至被测系统母线PT二次开口三角。3.根据权利要求1所述的小电流接地电网电容电流测量方法，其特征在于：所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接到接地变压器中性点。4.根据权利要求1所述的小电流接地电网电容电流测量方法，其特征在于：所述所述HC-1型电容电流测试仪通过专用电缆接到仪器配套PT的二次侧，再通过绝缘杆将仪器配套PT一次侧连接一补偿电容器组。5.根据权利要求1所述的小电流接地电网电容电流测量方法，其特征在于：在PT低压侧注入恒定电流i0，则在PT高压侧有电流i1，i2，i3，PT励磁电流ia，ib，ic，设PT高低压绕组匝数分别为n1，n2则有如下关系:n1(i1-ia)＝n2i0n1(i2-ib)＝n2i0n1(i3-ic)＝n2i0，在注入信号为5Hz的恒流方波信号后，对注入的信号进行傅里叶变换和信号分析。对于注入的方波信号由傅立叶级数可展开成角频率不同的正弦波之和，即：在电压互感器二次开口三角进行采样和数据处理分别得到U5，U15，U25和I5，I15，I25则有：

【专利技术属性】
技术研发人员：仝新宇，王永杰，李建伟，宋兴旺，徐笑天，陈向东，杨乔川，沈妍，孙明军，赵宇，王鑫，吴杰，李晓永，李昕，王云昊，岳洋，刘祚安，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12