继电保护电流测量回路极性检测方法
王洪彬1，曾星星2，赵 红3，熊小伏3，欧阳金鑫3，张友强1，陈 涛1 【摘 要】【摘要】基于电流原理的继电保护是电力系统应用最广泛的主保护装置，其测量回路异常将直接导致保护设备误动或拒动，是电力系统应尽量预防的高风险事故。极性是保护二次系统电流测量回路的重要特征，但其现有检测方法仍较繁琐复杂，而且常常出现错检漏检事件，从而严重影响电力系统的安全性和可靠性。因此，有必要研究更为简易可靠的极性检测措施以确保电流测量回路极性的正确性。为此该文定义了广义变比，建立了继电保护电流测量回路极性辨识模型，分析了测量回路综合误差对极性监测的影响，并得到了测量回路极性故障判据。仿真分析验证了该方法的有效性。 【期刊名称】电子科技大学学报 【年(卷),期】2016(045)005 【总页数】6
【关键词】关 键 词：综合误差; 电流测量回路; 广义变比; 极性检测
近年来，随着智能电网技术和数字化变电站技术的不断发展，基于新型智能电子设备、网络通信以及多测点信息综合比较判断的广域保护受到了国内外学者的广泛认可，但同时也增大了电力系统继电保护错误动作的风险。因此，有必要加强保护设备投运之前的检测工作，避免保护装置因错检漏检而造成重大损失。
电流互感器(CT)作为继电保护测量回路的重要组成，其极性的连接直接影响了保护的正确动作，因此现有规程均要求CT在投运前进行离线校验和带负荷检测以确保极性的正确。目前，离线检测方法主要包括直流法、交流法和仪表法
[1]。直流法将直流电源和毫安表按相同的正负极性分别接于CT一、二次侧，根据毫安表的指针位置来判断极性。交流法则需短接相同极性端口的CT一、二次线圈，并在二次侧接交流电压，通过测量两个端口的电压与一次侧电压的关系来判断极性。仪表法利用互感器校验仪直接检测CT极性，若其指示器没有指示，则其极性为正，否则为负。
离线检测具有较高的精度，但无法避免接线等造成的极性错误，因此带负荷检测仍是确保CT极性正确的必要环节[2]。常用的极性带负荷检测方法主要通过电流电压间相角与有功无功间相角的对比、测量差动保护的差动电流以及比较线路同名相电流相位[3-4]。然而，无论是离线检测还是带负荷检测，现有方法均需要复杂接线和操作，不仅工作效率较低，而且容易因为人为疏忽导致漏检或错检情况出现[5]。文献[6-7]介绍了两起变压器差动保护误动的案例，文献[8]介绍了母线差动保护误动的案例，其原因均是由于电流互感器极性错误，且都造成了较为严重的停运事故。
为此，有必要研究更加简单有效的极性检测方法以确保继电保护的可靠工作，避免测量回路极性错误引起保护装置错误动作，以及可能造成的区域性大面积停电事故。本文研究分析了继电保护电流测量回路极性错误的影响，通过测量回路广义变比的定义，建立了基于广义变比的极性辨识模型，从而构建了继电保护电流测量回路极性检测新方法。该方法可避免复杂接线和人工操作，无需添加硬件，具有精度高、易于实现的优点，是现有互感器极性检测方法的有效补充。
1 保护电流测量回路极性故障分析
目前，继电保护系统广泛使用的电流互感器分为电磁型和电子型，二者并存于
智能电网建设初期，如图1所示。图1a为微机保护电流测量回路，一次侧大电流经电流互感器变换为二次侧小电流，再通过电缆、电流变换器、模拟低通滤波器(ALF)、采样保持电路(S/H)、多路模拟开关(MUX)和A/D转换电路转换为计算机可识别的电流采样值[9]；图1b为数字化保护电流测量回路，罗氏线圈通过电磁感应关系将一次系统电流变换为二次采样电流之后，经积分放大、低通滤波、相位补偿、A/D转换、编码、电光转换和合并单元转换为保护CPU所采用的数字量[10]。
以上各环节与测量回路极性直接相关的主要是电磁互感器的一、二次绕组的接法和罗氏线圈的具体绕向[9-10]。另外，测量回路各环节维护、更换以及合并单元软件程序配置或版本升级都有可能导致极性错误。一般情况下极性故障都会使保护装置误动，而小电流支路极性错误却不易被发现，一旦系统故障就会诱发该隐藏故障爆发。
以差动保护为例，若接入一个节点(如母线、变压器单元等)的各支路CT极性正确，则在正常运行及差动保护区外故障时母线保护差动电流应小于其动作电流，有：
式中，为差动电流；为接入母线第j条支路的二次电流；为母差保护动作电流。 根据文献[11]，若接入差动保护回路第k条支路电流测量回路极性接反，即第k条支路二次电流反向，则式(1)变为：
式中，为第k条支路回路极性接反时的差动电流。
通常情况下，由于的影响将大于，保护装置动作，进而导致母线各支路被切除，致使接入母线所有支路用户停电。事实上，母线本身并没发生故障，而是其保护测量回路极性错误所导致的误跳闸。而当第k条支路为小电流支路时，系统
继电保护电流测量回路极性检测方法
