一种可自动识别互感器变比及接线异常的方法与流程

本发明涉及光伏电网配套计量检测，具体为一种可自动识别互感器变比及接线异常的方法，解决光伏并网场景计量异常问题。

背景技术：

1、在光伏电网的交流电表检测系统中，互感器是关键的信号转换部件，其作用是将电网中的大电流转换为交流电表可检测的小电流信号，确保电表检测的准确性和安全性。互感器的正确接入及接线规范性，直接影响交流电表检测数据的可靠性，若互感器未接入、接线松动、极性接反或接线断路，会导致电表检测数据失真、检测结果错误，甚至引发设备故障或安全隐患，例如，当仪表安装在客户家中，互感器如果掉线将会无法计量，形成窃电的隐患。或者当仪表安装在逆变器的前端，仪表作为一个功率采集器，给逆变器提供需要逆变的功率，如果互感器接线出现异常，逆变器会出现输出异常。

2、目前，现有光伏电网的交流电表检测系统中，光伏并网电网具有功率双向流动、出力随光照动态波动、多逆变器支路并联运行的特点，大中型光伏并网点往往存在关口计量电表以及多条发电支路对应的多个监测电表与多组电流互感器；不同表计、互感器之间易出现计量偏差、接线错误，需要开展多表多互感器协同检测校验，现有对互感器接线状态的判断主要依赖人工巡检或复杂的交流信号分析方法。人工巡检效率低、主观性强，且无法实现实时监测；另一种传统交流信号分析方法，虽然无需人工，但需对交流信号的幅值、相位等参数进行复杂运算，算法烦琐、响应速度慢，且易受电网谐波、干扰信号的影响，同时使用电流互感器扩大量程时，还是需要人工设置互感器变比，否则容易形成计量严重错误，判断准确率较低，在多电表回路分布式使用的情况下，调节效率极低，难以满足交流电表检测系统实时、精准的检测需求。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种可自动识别互感器变比及接线异常的方法，解决了现有技术中的传统交流信号分析方法，虽然无需人工，但需对交流信号的幅值、相位等参数进行复杂运算，算法繁琐、响应速度慢，且易受电网谐波、干扰信号影响的问题；同时在使用电流互感器（ct）扩大量程时，必须人工设置ct变比，否则计量严重错误的问题，以及人工设置ct变比依赖按键、显示屏或通讯配置，且分布式或多回路场景中无法批量自动配置，成本高的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可自动识别互感器接线异常的方法，包括交流电表检测电路、信号采集模块、滤波模块、分析模块和互感器，判断方法为：

5、s1.在交流电表检测电路前端的互感器接入端，串联一个电阻和一个稳压电源，向互感器二次回路注入稳定的微弱直流偏置电流，该电流流经互感器二次绕组，在回路中产生与绕组直流电阻成正比的直流压降，注入一路稳定的直流检测信号，然后通过信号采集模块同步采集互感器输出端的混合信号；

6、s2.通过滤波模块对信号采集模块采集到的混合信号进行滤波处理，分离出直流分量和交流分量；

7、s3.通过分析模块对提取的直流分量进行幅值检测和稳定性分析，根据直流分量的检测结果判断互感器的接线状态，如下面情况：

8、若检测到稳定的直流分量，且直流分量幅值与注入的直流检测信号幅值匹配且误差在预设阈值范围内，则判断互感器正常接入且接线规范；

9、若未检测到直流分量，或直流分量幅值远小于注入的直流检测信号幅值且低于预设阈值，则判断互感器出现未接入、接线断路或接线松动等异常情况；

10、s4.当判断出互感器存在接线异常时，触发报警模块发出报警信号，提醒工作人员及时排查故障。

11、优选的，所述交流电表检测电路为现有的差分采样电路，所述差分采样电路包括两个采样电阻rb2、rb4和两个限流电阻r2、r8，所述限流电阻r2、采样电阻rb2、采样电阻rb4和限流电阻r8依次串联，所述差分采样电路的r2、rb2段与rb4、r8段分别并联有接地的滤波电容c5和c9，所述互感器并联接入交流电表检测电路的rb2、rb4段。

12、优选的，所述滤波电容c5和滤波电容c9的非接地端输出差分信号lap1、lan1，所述限流电阻r2、r8与滤波电容c5、c9组成rc滤波网络，将差分信号lap1、lan1传至分析模块。分析模块接收差分信号后，首先通过内置的adc进行模数转换，将模拟信号转换为数字量，然后通过数字信号处理算法对直流分量进行提取和计算，得到直流分量的幅值、均值及波动范围。

13、优选的，所述滤波模块采用二阶低通滤波电路对采集到的混合信号进行滤波处理，硬件直流采样频率10hz，滤除电网50hz交流信号及高频干扰信号，提取出直流分量。

14、优选的，所述信号采集模块为adc采集芯片，且采样频率为1khz、采集时间为1s，确保采集到的混合信号完整包含交流分量和直流分量。

15、优选的，所述分析模块为仪表计量芯片，预设直流分量幅值匹配误差阈值为±5%，幅值波动预设范围为±3%。可通过分析模块对比实际检测到的直流分量幅值与注入的直流检测信号幅值，判断互感器接线状态。

16、优选的，所述稳压电源为电压为3.3v的系统电源，通过限流电阻r44进行分压限流，使其控制在2mv以内，避免直流电流过大损坏互感器和交流电表。

17、优选的，所述报警模块包括指示灯、蜂鸣器和远程监控通讯。

18、基于以上方案，还提出一种可自动识别互感器变比的方法，所述交流电表还可采用分析模块集成数字滤波功能的智能电表，且智能电表内预设互感器变比参数表，形成“直流电阻—互感器变比”数据库。

19、优选的，包括如下步骤：

20、y1.信号注入与采集：向互感器二次回路注入稳定微弱直流偏置电流，同步采集输出端的交直流混合信号；

21、y2.信号分离：通过数字滤波处理分离混合信号中的直流分量与交流分量；

22、y3.接线状态判断：基于直流分量的幅值与稳定性判断接线状态；若接线异常则触发报警，若接线正常则进入变比识别步骤；

23、y4.变比自动识别：根据直流分量计算互感器二次绕组等效直流电阻，与预置的“直流电阻—互感器变比”数据库匹配，识别变比并自动更新计量参数。

24、优选的，滤波模块采用数字滤波算法时，集成在分析模块内，在信号采集模块接收lap1、lan1信号，并进行模数转换信号转换后，分析模块直接通过数字滤波算法提取直流分量，计算回路等效直流阻抗，并可通过查表匹配互感器变比并更新计量参数。

25、优选的，所述识别互感器变比的步骤为：

26、q1.分析模块对lap1、lan1的差分信号进行截止频率≤100hz的数字低通滤波，提取稳定的直流分量vdc；

27、q2.阻抗计算：根据提取到的直流分量vdc和已知的rb2/rb4、r44参数，反算互感器二次绕组直流电阻数据；

28、q3.查表匹配：将计算得到的电阻数据与预设的“直流电阻—互感器变比”数据库比对，确定接入的互感器变比；

29、q4.自动配置：仪表可根据识别到的互感器变比，自动更新计量系数，完成配置；

30、q5.异常判断：若未检测到直流分量，判定为互感器未接入或断线；若直流分量超出预设范围，判定为互感器故障或接错规格。

31、（三）有益效果

32、本发明提供了一种可自动识别互感器变比及接线异常的方法。具备以下有益效果：

33、1、本发明设置有由稳压电源和限流电阻组成的直流信号输入电路，通过注入直流信号，仅需检测直流分量的有无及幅值变化，无需对交流信号进行复杂的相位、幅值运算，信号处理流程简单，响应时间短，可实现互感器接线状态的实时判断，大幅提升检测效率；且直流信号不受电网谐波、高频干扰信号的影响，通过滤波处理可精准提取直流分量，基于直流分量的幅值和稳定性进行判断，有效避免了交流信号干扰导致的判断误差，提升了接线状态判断的准确率；同时装置仅需增加直流信号注入模块和简单的滤波、分析模块，在判断仅互感器异常时无需复杂的硬件设备和算法，结构简洁、易于实现，制造成本低，便于大规模推广应用于各类交流电表检测系统。

34、2、本发明通过在电表检测前端注入微弱直流信号，配合数字滤波和分析，可利用不同变比互感器的直流阻抗差异，上电即可自动识别所接入互感器的变比规格，并自动完成计量参数配置，同时可同步判断互感器是否接入、接线断路或接触不良，真正实现电表免配置、免人工设置、免通讯下发参数，提高计量准确性、安装便捷性与系统可靠性，非常适用于与光伏电网的这种需要使用多个电表和互感器进行并网的应用场景。