电容式电压互感器一次接地状态的监测系统的制作方法

本实用新型涉及电气设备安全监测技术领域，尤其涉及一种电容式电压互感器一次接地状态的监测系统。

背景技术：

电容式电压互感器(CVT，Capacitor Voltage Transformers)是由串联电容器分压，再经中间变压器降压和隔离。具体可以参见图1所示，串联的高压电容C1和中压电容C2组成分压器。T为中间变压器，L为补偿电抗器，J为电容器接地端子，X为电抗器接地端子。F1和F2为过压保护元件。D为阻尼器。

目前国内110kV等级电容式电压互感器占用率约80％，220kV等级CVT占用率约95％，330kV及以上等级CVT占用率100％，随着无人值守变电站的增加，对CVT的在线监测需求相应会增加。为了保证CVT安全运行，需要定期对CVT各电容的介质损耗和电容量进行测量，各种测量方式均需要打开电容器接地端子J，由于CVT的低压接线端子箱位于一、二次专业的交界点，一次试验完毕后经常会出现忘记恢复电容器接地端子接地的情况。

如果一次试验完毕后J未恢复接地，即C2未接地，CVT投入运行后C2将处于开路状态，C1和T分担系统的相电压。由于C1容值较小，系统相电压全部落在T上，导致T的高压端电位上升到系统电压。C2末屏未击穿时，流过C2的电流为0，C2两端电位相等，等于T高压端电压，此时系统电压将全部落在C2的末屏上。一般CVT末屏接地端子耐压不大于4kV，油箱内部C2末屏耐压约为10kV，在未接地条件下，C2末屏将击穿放电。

综上所述，在C2不接地的情况下，母线电压或线路电压会全部集中在未接地的端子上，造成持续的放电发生。当未接地端子配置了保护球隙时，放电发生在球隙上；当未接地端子没有配置保护球隙时，或保护球隙严重烧损不能起到保护作用时，放电可能会发生在中压变压器或中压电容油箱内，造成油箱烧损并漏油，长期带伤运行后可引发CVT爆炸，实际运行中出现过由于不接地导致的贯穿性击穿爆炸事故。

因此，本领域技术人员需要提供一种电容式电压互感器一次接地状态的监测方法及系统，能够精确检测出CVT的一次侧是否接地，从而保证线路的安全运行。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本实用新型还提供一种电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，精确检测出CVT的一次侧是否接地，从而保证线路的安全运行。

本实用新型提供一种电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当电容式电压互感器的一次侧不存在球隙保护间隙时，该系统包括：二次侧输出电压互感器、二次侧接地电流互感器和控制器；

所述二次侧输出电压互感器，用于检测所述电容式电压互感器二次侧的输出基波电压并发送给所述控制器；

所述二次侧接地电流互感器，用于检测所述电容式电压互感器的二次侧电压回路的接地电流并发送给控制器；

所述控制器，用于当所述电容式电压互感器二次侧的输出基波电压由无变为有时，确定所述电容式电压互感器投入，在所述电容式电压互感器投入的预定时间内判断所述接地电流的基波超过预定电流阈值或所述接地电流中的电流高频分量超过设定的电流谐波门槛时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地。

本实用新型还提供电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，该系统包括：二次侧输出电压互感器和控制器；

所述二次侧输出电压互感器，用于检测停电前所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压并发送给所述控制器；还用于检测送电后预定时间内所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压并发送给所述控制器；

所述控制器，用于由所述停电前的输出电压获取停电前的电压高频分量和由送电后的输出电压获取送电后的电压高频分量，当送电后的电压高频分量大于停电前的电压高频分量的M倍时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地，所述M为预定常数。

优选地，还包括：报警器；

所述控制器，还用于当在预定时间段内所述送电后的电压高频分量均大于停电前的电压高频分量M倍时，则控制所述报警器进行报警。

本实用新型还提供一种电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当变电站中的一相母线上至少并联以下两个电容式电压互感器：第一电容式电压互感器和第二电容式电压互感器，该系统包括：第一输出电压互感器、第二输出电压互感器和控制器；

所述第一输出电压互感器，用于送电后预定时间内检测所述第一电容式电压互感器的二次侧的第一输出电压并发送给所述控制器；

所述第二输出电压互感器，用于送电后预定时间内检测所述第二电容式电压互感器的二次侧的第二输出电压并发送给所述控制器；

所述控制器，用于获得所述第一输出电压中的第一电压高频分量和所述第二输出电压中的第二电压高频分量；当所述第一电压高频分量超过所述第二电压高频分量N倍，且所述第一电压高频分量超过设定的电压谐波门槛时，用于确定所述第一电容式电压互感器的一次侧未接地；所述N为预定常数。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

当一次侧存在球隙保护间隙时，一次侧未接地时，通过球隙保护放电，此时二次接地电流存在谐波分量。当一次侧正常接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流非常小。但是，当一次侧未接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流远比正常接地时的大，因此，通过测量二次侧电压回路的接地谐波电流可以判断一次侧是否接地。当判断一次侧未接地时，需要作出告警提示，让工作人员将一次侧接地，从而保证电容式电压互感器的正常运行。在二次侧进行电气参数的测量，从而有效监测一次侧的运行工况，当发现一次侧出现运行缺陷时，及时报警，以避免一次侧事故带来的二次侧设备事故和人身安全事故发生。并且，该方法的实施可以集中在户内额二次屏柜内，施工时停电影响范围较小，例如可以通过电压回路跨接等方式实现不停电施工。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中CVT的连接示意图；

图2为本实用新型提供的方法实施例一流程图；

图3为本实用新型提供的方法实施例二流程图；

图4为本实用新型提供的方法实施例三流程图；

图5为本实用新型提供的系统实施例一示意图；

图6为本实用新型提供的系统实施例二示意图；

图7为本实用新型提供的系统实施例三示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

方法实施例一：

参见图2，该图为本实用新型提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法实施例一流程图。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法，当电容式电压互感器的一次侧不存在球隙保护间隙时，该方法包括：

S201：当所述电容式电压互感器二次侧的输出基波电压由无变为有时，确定所述电容式电压互感器投入；

S202：在所述电容式电压互感器投入的预定时间内检测所述电容式电压互感器的二次侧电压回路的接地电流；

S203：当所述接地电流的基波超过预定电流阈值或所述接地电流中的电流高频分量超过设定的电流谐波门槛时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地。

可以理解的是，当一次侧不存在球隙保护间隙时，一次侧未接地时，只能通过二次侧的N进行放电，即一次侧未接地时，当系统送电CVT投入运行时二次侧接地电流将明显增大。

为了更准确地判断一次侧未接地，本实施例中增加了检测CVT二次侧接地电流的时间限制条件，即在CVT刚投入时检测二次侧的接地电流，而不是CVT已经投入很长时间后再检测。由于二次侧的接地电流的变化也可能由于系统其他方面的故障引起的，而不是由于CVT一次侧未接地引起的。而只有当CVT刚投入时，一次侧未接地，则二次侧的接地电流会存在明显的变化。

另外，二次侧电压回路的接地电流变化可以由两方面来判断，一方面是接地电流的大小有明显的变大，即超过预定电流阈值，则可以认为一次侧未接地。另一方面，也可以通过接地电流中的电流高频分量来判断，当接地电流中的电流高频分量超过设定的电流谐波门槛时，则可以认为一次侧未接地。

因为，当一次侧正常接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流非常小，即正常运行时，接地电流是50Hz的工频电流。但是，当一次侧未接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流远比正常接地时的大，因此，通过测量二次侧电压回路的接地电流中的电流高频分量也可以判断一次侧是否接地。当判断一次侧未接地时，需要作出告警提示，让工作人员将一次侧接地，从而保证电容式电压互感器的正常运行。

需要说明的是，高频分量指的是电流中的谐波分量。

另外，电流谐波门槛可以根据实际需要来设定，一次侧正常接地时，二次侧电压回路的接地电流为工频电流，高频分量会很小。因此，只要二次侧电压回路存在一定的高频接地电流，则可以确定一次侧未接地。

方法实施例二：

参见图3，该图为本实用新型提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法实施例二流程图。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法，电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，该方法包括：

S301：获取停电前所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压中的电压高频分量；

S302：获取送电后预定时间内所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压中的电压高频分量；

S303：当送电后的电压高频分量大于停电前的电压高频分量的M倍时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地，所述M为预定常数。

本实施例中，对于单个的CVT判断其一次侧是否接地时，采取纵向比较的方式，即将该CVT停电前和停电后的二次侧输出电压的电压高频分量进行比较。

需要说明的是，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，通过测量二次侧电压回路的接地电流将不能准确判断出一次侧是否接地，因此，本实施例中通过二次侧的输出电压来判断一次侧是否接地。

可以理解的是，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，且一次侧未接地时，二次侧的输出电压不是正弦波，而是存在高频分量的发生畸变的波形。因此，可以通过检测二次侧输出电压是否存在高频分量来判断一次侧是否接地。

另外，为了避免CVT投入时的谐波分量干扰，可以通过加长延时的方式躲过CVT投入时的暂态过程，避免误告警。

另外，为了避免误告警，本实施例提供的方法，还包括以下延迟告警的步骤：

当在预定时间段内所述电压高频分量均超过设定的电压谐波门槛时，则输出报警信号，告知所述电容式电压互感器的一次侧出现未接地故障。

即，当在预定时间段内所述送电后的电压高频分量均大于停电前的电压高频分量M倍时，则认为一次侧未接地，而不是瞬时干扰引起的二次侧的输出电压存在电压高频分量。

方法实施例三：

参见图4，该图为本实用新型提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法实施例三流程图。

本实施例提供的监测方法，适用于当变电站中的一相母线上并联两个或两个以上CVT时，可以准确测量出一次侧未接地的CVT。对于多个CVT时，采取横向比较的方式，即多个CVT之间互相比较电压高频分量。

下面以两个CVT为例进行介绍，两个以上CVT时的方法类似，在此不再赘述。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测方法，当变电站中的一相母线上至少并联以下两个电容式电压互感器：第一电容式电压互感器和第二电容式电压互感器，该方法包括：

S401：送电后预定时间内分别检测所述第一电容式电压互感器的二次侧的第一输出电压和第二电容式电压互感器的二次侧的第二输出电压；

S402：获得所述第一输出电压中的第一电压高频分量和所述第二输出电压中的第二电压高频分量；

S403：当所述第一电压高频分量超过所述第二电压高频分量N倍，且所述第一电压高频分量超过设定的电压谐波门槛时，则确定所述第一电容式电压互感器的一次侧未接地；所述N为预定常数。

可以理解的是，本实施例提供的方法，对两个CVT采取横向比较的方式，判断出一次侧未接地的CVT。

需要说明的是，当有两个CVT并联在一相母线上时，不论CVT的一次侧是否存在球隙保护，通过检测二次侧电压高频分量均可以准确判断出一次侧是否接地。

例如，当其中一个CVT对应的二次侧输出电压的高频分量是另一个CVT对应的二次侧输出电压的高频分量的10倍或20倍时，则说明高频分量大的CVT的一次侧未接地。

可以理解的是，N的具体数值可以根据实际需要来设置。

本实用新型以上实施例提供的监测方法，通过在CVT的二次侧监测电气参数，可以精确判断一次侧是否接地。具体可以预先测量CVT一次侧正常接地时，测量二次侧的电气参数作为判断的参考量。待具体实施时，可以实时检测二次侧的电气参数，与参考量进行比较，从而判断一次侧是否接地。

本实用新型以上实施例针对CVT一次侧是否存在球隙分了两种情况，针对一次侧存在球隙时，可以通过检测二次侧电压回路的接地电流来判断一次侧是否接地。针对一次侧不存在球隙时，可以通过检测二次侧输出电压来判断一次侧是否接地。

另外，本实用新型以上实施例提供的方法对于现有线路和设备的改造很小，利于推广应用。即可以在现有设备的基础上，在二次侧进行电气参数的测量，从而有效监测一次侧的运行工况，当发现一次侧出现运行缺陷时，及时报警，以避免一次侧事故带来的二次侧设备事故和人身安全事故发生。并且，该方法的实施可以集中在户内的二次屏柜内，施工时停电影响范围较小，例如可以通过电压回路跨接等方式实现不停电施工。

基于以上实施例提供的一种电容式电压互感器一次接地状态的监测方法，本实用新型实施例还提供一种电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，下面结合附图进行详细的介绍。

系统实施例一：

参见图5，该图为本实用新型提供的系统实施例一示意图。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当电容式电压互感器的一次侧不存在球隙保护间隙时，该系统包括：二次侧输出电压互感器501、二次侧接地电流互感器502和控制器503；

二次侧输出电压互感器501，用于检测所述电容式电压互感器二次侧的输出基波电压并发送给所述控制器；

所述二次侧接地电流互感器502，用于检测所述电容式电压互感器的二次侧电压回路的接地电流并发送给控制器；

所述控制器元503，用于当所述电容式电压互感器二次侧的输出基波电压由无变为有时，确定所述电容式电压互感器投入，在所述电容式电压互感器投入的预定时间内判断所述接地电流的基波超过预定电流阈值或所述接地电流中的电流高频分量超过设定的电流谐波门槛时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地。

可以理解的是，当一次侧不存在球隙保护间隙时，一次侧未接地时，只能通过二次侧的N进行放电，即一次侧未接地时，当系统送电CVT投入运行时二次侧接地电流将明显增大。

为了更准确地判断一次侧未接地，本实施例中增加了检测CVT二次侧接地电流的时间限制条件，即在CVT刚投入时检测二次侧的接地电流，而不是CVT已经投入很长时间后再检测。由于二次侧的接地电流的变化也可能由于系统其他方面的故障引起的，而不是由于CVT一次侧未接地引起的。而只有当CVT刚投入时，一次侧未接地，则二次侧的接地电流会存在明显的变化。

另外，二次侧电压回路的接地电流变化可以由两方面来判断，一方面是接地电流的大小有明显的变大，即超过预定电流阈值，则可以认为一次侧未接地。另一方面，也可以通过接地电流中的电流高频分量来判断，当接地电流中的电流高频分量超过设定的电流谐波门槛时，则可以认为一次侧未接地。

因为，当一次侧正常接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流非常小，即正常运行时，接地电流是50Hz的工频电流。但是，当一次侧未接地时，二次侧电压回路的接地谐波电流远比正常接地时的大，因此，通过测量二次侧电压回路的接地电流中的电流高频分量也可以判断一次侧是否接地。当判断一次侧未接地时，需要作出告警提示，让工作人员将一次侧接地，从而保证电容式电压互感器的正常运行。

另外，电流谐波门槛可以根据实际需要来设定，一次侧正常接地时，二次侧电压回路的接地电流为工频电流，高频分量会很小。因此，只要二次侧电压回路存在一定的高频接地电流，则可以确定一次侧未接地。

系统实施例二：

参见图6，该图为本实用新型提供的系统实施例二示意图。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，该系统包括：二次侧输出电压互感器601和控制器602；

所述二次侧输出电压互感器601，用于检测停电前所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压并发送给所述控制器；还用于检测送电后预定时间内所述电容式电压互感器的二次侧的输出电压并发送给所述控制器；

所述控制器602，用于由所述停电前的输出电压获取停电前的电压高频分量和由送电后的输出电压获取送电后的电压高频分量，当送电后的电压高频分量大于停电前的电压高频分量的M倍时，确定所述电容式电压互感器的一次侧未接地，所述M为预定常数。

需要说明的是，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，通过测量二次侧电压回路的接地电流将不能准确判断出一次侧是否接地，因此，本实施例中通过二次侧的输出电压来判断一次侧是否接地。

可以理解的是，当电容式电压互感器的一次侧存在球隙保护间隙时，且一次侧未接地时，二次侧的输出电压不是正弦波，而是存在高频分量的发生畸变的波形。因此，可以通过检测二次侧输出电压是否存在高频分量来判断一次侧是否接地。

另外，为了避免CVT投入时的谐波分量干扰，可以通过加长延时的方式躲过CVT投入时的暂态过程，避免误告警。

另外，为了避免误告警，本实施例提供的系统，还可以包括：报警器；

还包括：报警器；

所述控制器，还用于当在预定时间段内所述送电后的电压高频分量均大于停电前的电压高频分量M倍时，则控制所述报警器进行报警。

即，当电压高频分量的持续时间超过预定时间段时，则认为一次侧未接地，而不是瞬时干扰引起的二次侧的输出电压存在电压高频分量。

系统实施例三：

参见图7，该图为本实用新型提供的系统实施例三示意图。

本实施例提供的监测系统，适用于当变电站中的一相母线上并联两个CVT时，可以测量出一次侧未接地的CVT。

本实施例提供的电容式电压互感器一次接地状态的监测系统，当变电站中的一相母线上至少并联以下两个电容式电压互感器：第一电容式电压互感器和第二电容式电压互感器，该系统包括：第一输出电压互感器701、第二输出电压互感器702和控制器703；

所述第一输出电压互感器701，用于送电后预定时间内检测所述第一电容式电压互感器的二次侧的第一输出电压并发送给所述控制器；

所述第二输出电压互感器702，用于送电后预定时间内检测所述第二电容式电压互感器的二次侧的第二输出电压并发送给所述控制器；

所述控制器，用于获得所述第一输出电压中的第一电压高频分量和所述第二输出电压中的第二电压高频分量；当所述第一电压高频分量超过所述第二电压高频分量N倍，且所述第一电压高频分量超过设定的电压谐波门槛时，用于确定所述第一电容式电压互感器的一次侧未接地；所述N为预定常数。

例如，当其中一个CVT对应的二次侧输出电压的高频分量是另一个CVT对应的二次侧输出电压的高频分量的10倍或20倍时，则说明高频分量大的CVT的一次侧未接地。

可以理解的是，N的具体数值可以根据实际需要来设置。

本实用新型以上实施例提供的监测系统，通过在CVT的二次侧监测电气参数，可以精确判断一次侧是否接地。具体可以预先测量CVT一次侧正常接地时，测量二次侧的电气参数作为判断的参考量。待具体实施时，可以实时检测二次侧的电气参数，与参考量进行比较，从而判断一次侧是否接地。

本实用新型以上实施例针对CVT一次侧是否存在球隙分了两种情况，针对一次侧存在球隙时，可以通过检测二次侧电压回路的接地电流来判断一次侧是否接地。针对一次侧不存在球隙时，可以通过检测二次侧输出电压来判断一次侧是否接地。

另外，本实用新型以上实施例提供的系统对于现有线路和设备的改造很小，利于推广应用。即可以在现有设备的基础上，在二次侧进行电气参数的测量，从而有效监测一次侧的运行工况，当发现一次侧出现运行缺陷时，及时报警，以避免一次侧事故带来的二次侧设备事故和人身安全事故发生。并且，该系统可以集中设置在户内的二次屏柜内，施工时停电影响范围较小，例如可以通过电压回路跨接等方式实现不停电施工。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。