10kV母线电容电流监测方法
阅读说明：本技术 10kV母线电容电流监测方法 (10kV bus capacitance current monitoring method ) 是由 田凤兰 景中炤 赵秀娜 刘旭贺 杨铮 迟渊泓 陈嵩 李辉 黄玉洋 于 2020-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种10kV母线电容电流监测方法,采用开口三角形接法接入电网的电压互感器实现测量信号的输入,将电容的引脚穿过空心线圈,通过空心线圈上串联的采样电阻获取由输入的电流信号产生的电压信号,并形成实时数据库,随机抽取三组数据完成对地电容及系统母线的电容电流,避免了与测试人员与电网的直接接触,从而有效提高了安全性,此外,采用不同于工频电压频率的测量信号,可以避免工频电压对测试结果的影响,使得检测精度高。(The invention discloses a 10kV bus capacitance current monitoring method, which adopts a voltage transformer accessed to a power grid by an open delta connection method to realize the input of a measurement signal, leads pins of a capacitor to penetrate through a hollow coil, obtains a voltage signal generated by the input current signal through a sampling resistor connected in series on the hollow coil, forms a real-time database, randomly extracts three groups of data to complete the capacitance current to ground capacitance and a system bus, avoids the direct contact with a tester and the power grid, thereby effectively improving the safety.)
技术领域：
本发明涉及一种电网检测方法，特别是涉及一种10kV母线电容电流监测方法。
背景技术：
电容电流水平是配电系统运行的关键指标。然而，电容电流的准确检(监) 测受到网架结构、运行方式、负荷变动等多种因素影响，现行(监)测方式难以真实反应系统的电容电流值。一是现有测试方式受限，电容电流直接测量法虽然能保证测量精度，但有破坏性，且危险度高，主要应用在科研、检测仪器的型式试验验证，及特殊情况的容性电流的考核的等。常用的间接测量法包括中性点外加电容法和二次注入法，中性点外加电容法，目前测试仪器最大量程为250A，但随着电缆大量入地，局部地区的10kV系统电容电流已经超过300A，对于更宽范围的配网分布电容，现有装置或测试平台将无法准确获取分布电容值(误差将在15％以上)，大量程测试仪器产研极为困难。二次注入法是指测试仪器在PT开口三角处注入非工频电流，这个电流将分别在PT三相的绕组电阻R、漏抗XL和导线对地电容中产生压降，依据电容与阻抗的关系计算出系统的电容电流，二次注入法虽然危险性较低，但测试结果离散性很大。以上测量方法均受限于系统电容电流水平、运行设备参数、谐波负荷等，精度或者是安全性都存在一定问题。
发明内容
：本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测精度高、安全性好的10kV母线电容电流监测方法。
本发明的技术方案是：一种10kV母线电容电流监测方法，其步骤是：步骤一、将电压互感器采用开口三角形接法接入电网；
步骤二、通过信号发生器在电压互感器的开口三角端输入与电网工频电压不同的较小的电流信号，并将电容的引脚穿过空心线圈，通过空心线圈上串联的采样电阻获取由输入的电流信号产生的电压信号；
步骤三、改变输入电流信号的频率，直至获取至少五小组输入的电流信号和电压信号的数据，去掉最小是和最大值后去剩余三个小组的平均值作为一大组电流电压输入数据；
步骤四、重复步骤三至少五次，去掉最大值和最小值后，形成至少三大组电流信号和电压信号输入信号，并形成实时数据库；
步骤五、从步骤四的数据库中随机抽取三大组，计算出电网的对地电容；
步骤六、根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流。
进一步的，所述步骤一中的电压互感器包括一次绕组和二次绕组，所述的一次绕组直接连接电
网的三相母线，二次绕组采用开口三角形接法连接信号发生器。
进一步的，所述步骤二中，所述空心线圈与采样电阻串联，用于检测采样电阻上电压的电压检测元件与所述采样电阻连接。
进一步的，所述步骤二中，由安培环路定律和法拉第电磁感应定律可知：
∮H·dl＝I
B＝μH
综上可得采样电阻上电压为：
其中：N为空心线圈的匝数，d为空心线圈的厚度，u为空心线圈的磁导率，R1和R2为空心线圈的内外圈到电容引脚的中心距(内外径)，dI/dt为电容电流变化率。
进一步的，所述步骤五中对地电容根据以下公式计算：
式中，C0为对地电容，i＝1、2、3，表示电流信号输入时检测得到的三大组数据，Zi为每组数据中回路的等效阻抗，n1为一次绕组的匝数，n2为二次绕组的匝数，uoi为每组数据中测得电压信号的电压值，io为输入的电流信号的电流值，ωi＝2πfi，fi为每组数据中输入的电流信号的频率。
进一步的，所述步骤六中母线的电容电流I根据以下公式计算得到：
式中，ω＝2πf，f为电网中工频电压的频率，C0为对地电容，为电网中母线的相电压。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过采用开口三角形接法接入电网的电压互感器实现测量信号的输入，将电容的引脚穿过空心线圈，通过空心线圈上串联的采样电阻获取由输入的电流信号产生的电压信号，并形成实时数据库，随机抽取三组数据完成对地电容及系统母线的电容电流，避免了与测试人员与电网的直接接触，从而有效提高了安全性，此外，采用不同于工频电压频率的测量信号，可以避免工频电压对测试结果的影响，使得检测精度高。
2、本发明采集电流和电压数据时，通过除去最小值和最大值后去平均值形成小组数据，多个小组数据，去掉最大值和最小值后，形成至少三大组电流信号和电压信号输入信号，并形成实时数据库，然后随机的从数据库中抽取三大组数据用来计算电容电流，解决了电容电流的不稳定性，保证检测的准确性。
附图说明：
图1为10kV母线电容电流监测方法的流程框图。
具体实施方式
：
实施例：参见图1。
10kV母线电容电流监测方法，采用开口三角形接法接入电网的电压互感器实现测量信号的输入，将电容的引脚穿过空心线圈，通过空心线圈上串联的采样电阻获取由输入的电流信号产生的电压信号，并形成实时数据库，随机抽取三组数据完成对地电容及系统母线的电容电流，避免了与测试人员与电网的直接接触，从而有效提高了安全性，此外，采用不同于工频电压频率的测量信号，可以避免工频电压对测试结果的影响，使得检测精度高。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细描述。
步骤一、将电压互感器采用开口三角形接法接入电网；
电压互感器包括一次绕组和二次绕组，一次绕组直接连接电网的三相母线，二次绕组采用开口三角形接法连接信号发生器。
步骤二、通过信号发生器在电压互感器的开口三角端输入与电网工频电压不同的较小的电流信号，并将电容的引脚穿过空心线圈，通过空心线圈上串联的采样电阻获取由输入的电流信号产生的电压信号；
空心线圈与采样电阻串联，用于检测采样电阻上电压的电压检测元件与采样电阻连接。
由安培环路定律和法拉第电磁感应定律可知：
∮H·dl＝I
B＝μH
综上可得采样电阻上电压为：
其中：N为空心线圈的匝数，d为空心线圈的厚度，u为空心线圈的磁导率，R1和R2为空心线圈的内外圈到电容引脚的中心距(内外径)，dI/dt为电容电流变化率。
步骤三、改变输入电流信号的频率，直至获取至少五小组输入的电流信号和电压信号的数据，去掉最小是和最大值后去剩余三个小组的平均值作为一大组电流电压输入数据；
步骤四、重复步骤三至少五次，去掉最大值和最小值后，形成至少三大组电流信号和电压信号输入信号，并形成实时数据库；
步骤五、从步骤四的数据库中随机抽取三大组，计算出电网的对地电容；
对地电容根据以下公式计算：
式中，C0为对地电容，i＝1、2、3，表示电流信号输入时检测得到的三大组数据，Zi为每组数据中回路的等效阻抗，n1为一次绕组的匝数，n2为二次绕组的匝数，uoi为每组数据中测得电压信号的电压值，io为输入的电流信号的电流值，ωi＝2πfi，fi为每组数据中输入的电流信号的频率。
步骤六、根据对地电容计算得到电网不接地系统母线的电容电流。
母线的电容电流I根据以下公式计算得到：
式中，ω＝2πf，f为电网中工频电压的频率，C0为对地电容，为电网中母线的相电压。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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