模块化户外电流互感器快速带电更换方法及系统与流程

本技术涉及电力设备运维，具体涉及模块化户外电流互感器快速带电更换方法及系统。

背景技术：

1、在电力系统运维中，电流互感器作为关键的测量与保护元件，其二次侧回路严禁开路。当需要对运行中的模块化户外电流互感器进行带电更换时，通常采用并联过渡支路来维持二次侧电流的连续性。然而，现有的带电切换方案多依赖于固定参数的过渡电路或简单的机械联动结构，在插接件插入底座的动态过程中，主载流触点的接触电阻会随插入深度、接触压力及表面氧化层状态发生非线性剧烈波动。这种物理接触界面的阻抗不确定性，容易导致过渡支路分流比例失控，进而引发二次侧电流冲击、波形畸变甚至瞬间开路高压，严重威胁微机保护装置的安全及电网的稳定运行。因此，需要一种能够实时感知接触状态并主动调节过渡阻抗的带电切换技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的电流互感器二次侧带电更换过程中因接触电阻动态波动导致电流冲击或开路风险的问题，本技术通过模块化户外电流互感器快速带电更换方法及系统，利用先导探测触点建立监测回路并注入隔离频段的探测信号，实时计算主载流触点的动态接触阻抗，并据此动态调节并联过渡支路的补偿阻值以跟踪预设阻抗曲线，实现二次侧电流的无冲击平滑切换。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、模块化户外电流互感器快速带电更换方法，应用于包含第一互感器模块和第二互感器模块的切换场景，包括：在连接组件插入底座的过程中，利用连接组件上先于主载流触点导通的先导探测触点建立探测回路；基于探测回路的导通状态，向跨接于第一互感器模块和第二互感器模块的二次侧输出端之间的并联过渡支路注入探测信号；并联过渡支路串接有可调补偿阻抗单元；在主载流触点接触的过渡阶段，基于并联过渡支路中探测信号对应的响应分量，计算主载流触点的动态接触阻抗；基于动态接触阻抗与预设阻抗曲线的偏差，调节可调补偿阻抗单元的补偿阻值，使并联过渡支路的等效总阻抗跟踪预设阻抗曲线；当动态接触阻抗满足预设稳定条件时，执行二次侧电流从第一互感器模块向第二互感器模块的切换操作，并撤除并联过渡支路。

4、可选的，利用连接组件上先于主载流触点导通的先导探测触点建立探测回路，包括：在连接组件沿插入方向推进时，先导探测触点先于主载流触点与对应端子形成电接触，先导探测触点的伸出长度与主载流触点的伸出长度之差对应预设的提前接触行程；基于提前接触行程，在主载流触点尚未接触对应端子之前，通过先导探测触点与对应端子之间的接触通路建立探测回路；向跨接于第一互感器模块和第二互感器模块的二次侧输出端之间的并联过渡支路注入探测信号，包括：获取与第一互感器模块的二次侧输出端相连的保护装置的前端模拟低通滤波器的截止频率，并将探测信号的频率设定为高于截止频率的频段值。

5、可选的，向跨接于第一互感器模块和第二互感器模块的二次侧输出端之间的并联过渡支路注入探测信号，还包括：控制探测信号注入单元按照频段值向并联过渡支路注入幅值低于预设幅值阈值的探测信号，以使探测信号经前端模拟低通滤波器衰减后不进入保护装置的采样计算环节。

6、可选的，在主载流触点接触的过渡阶段，基于并联过渡支路中探测信号对应的响应分量，计算主载流触点的动态接触阻抗，包括：在主载流触点开始接触对应端子后，按照预设采样周期连续计算动态接触阻抗；当连续多个采样周期内的动态接触阻抗均大于预设微接触上限阈值且动态接触阻抗的相邻采样周期间的波动幅度大于预设波动阈值时，判定主载流触点处于过渡阶段；在过渡阶段内，对响应分量进行以探测信号的频率为中心频率的带通滤波处理，提取得到电压响应分量和电流响应分量，并基于电压响应分量和电流响应分量计算动态接触阻抗。

7、可选的，提取得到电压响应分量和电流响应分量，并基于电压响应分量和电流响应分量计算动态接触阻抗，包括：在并联过渡支路中串联的采样电阻两端采集包含工频分量和探测频率分量的混合电压信号，并对混合电压信号进行以探测信号的频率为中心频率的带通滤波处理，提取得到电压响应分量；同步采集并联过渡支路中的支路电流信号，并对支路电流信号进行相同中心频率的带通滤波处理，提取得到电流响应分量；计算电压响应分量的幅值与电流响应分量的幅值之比，得到主载流触点在当前插入深度下的动态接触阻抗。

8、可选的，基于动态接触阻抗与预设阻抗曲线的偏差，调节可调补偿阻抗单元的补偿阻值，使并联过渡支路的等效总阻抗跟踪预设阻抗曲线，包括：当偏差表征动态接触阻抗大于预设阻抗曲线上的目标阻抗值时，减小可调补偿阻抗单元的补偿阻值，以抵消动态接触阻抗超出目标阻抗值的增量部分；当偏差表征动态接触阻抗小于目标阻抗值时，增大可调补偿阻抗单元的补偿阻值，以补偿动态接触阻抗低于目标阻抗值的减量部分；在每次调节补偿阻值后，重新计算等效总阻抗，并验证等效总阻抗相对于前一采样时刻的等效总阻抗的变化方向与预设阻抗曲线在当前插入深度处的变化方向一致；若不一致，则按照预设微调步长对补偿阻值进行修正，直至等效总阻抗的变化方向恢复一致。

9、可选的，预设阻抗曲线的生成过程包括：基于连接组件在不同插入深度下主载流触点的接触压力值和对应的接触电阻标定值之间的反比对应关系，拟合得到接触电阻-插入深度基准曲线；将接触电阻-插入深度基准曲线进行平滑处理，得到预设阻抗曲线；平滑处理后的预设阻抗曲线上各插入深度对应的阻抗值作为目标阻抗值。

10、可选的，当动态接触阻抗满足预设稳定条件时，包括：以当前采样时刻为终点，向前截取预设时间长度的滑动窗口，统计滑动窗口内所有动态接触阻抗的方差；当方差小于预设方差阈值且滑动窗口内所有动态接触阻抗均位于以额定接触阻抗值为中心的预设偏差范围内时，判定动态接触阻抗满足预设稳定条件。

11、可选的，执行二次侧电流从第一互感器模块向第二互感器模块的切换操作，包括：在维持可调补偿阻抗单元当前补偿阻值不变的前提下，确认第二互感器模块的二次侧输出电流的幅值和相位处于预设正常范围内；断开第一互感器模块的二次侧输出端与二次侧负载回路之间的连接，使二次侧负载电流经第二互感器模块和并联过渡支路流通；在第一互感器模块的二次侧连接断开后，按照预设阻抗退出速率逐步将可调补偿阻抗单元的补偿阻值调节至零，使并联过渡支路平滑退出二次侧负载回路。

12、可选的，在执行切换操作之前，还包括：向与第一互感器模块的二次侧输出端相连的差动保护装置发送临时闭锁指令，使差动保护装置进入闭锁状态并暂停差动电流判据的计算；临时闭锁指令的发送时机为动态接触阻抗首次满足预设稳定条件的时刻；在切换操作完成且并联过渡支路撤除后，向差动保护装置发送闭锁解除指令，使差动保护装置恢复正常运行状态；撤除并联过渡支路，包括：在断开第一互感器模块的二次侧连接后，停止注入探测信号；断开可调补偿阻抗单元与并联过渡支路的连接，并将可调补偿阻抗单元复位至初始阻值状态；断开先导探测触点与底座中对应端子的连接，拆除并联过渡支路的全部物理接线；采集第二互感器模块的二次侧输出端的工频电流信号，验证工频电流信号的幅值和相位与第一互感器模块切换前的历史工频电流信号的偏差在预设允许范围内。

13、此外，本技术还提供了模块化户外电流互感器快速带电更换系统，包括：

14、第一互感器模块、第二互感器模块、底座、并联过渡支路，以及处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述带电更换方法。

15、本技术提供的技术方案，通过在连接组件上设置先于主载流触点导通的先导探测触点，能够在主载流触点实际承载电流之前预先建立探测回路，为后续的阻抗感知提供了安全的时间窗口；在此基础上，向并联过渡支路注入特定频段的探测信号，并利用该信号的响应分量实时计算主载流触点在插入过渡阶段的动态接触阻抗，从而将不可见的物理接触状态转化为可量化的电气参数；进一步地，通过构建动态接触阻抗与预设阻抗曲线的闭环反馈机制，根据两者的偏差实时调节可调补偿阻抗单元的阻值，使得并联过渡支路的等效总阻抗能够主动跟踪预设的理想过渡轨迹，有效抵消了因触头表面粗糙度、氧化层或插入速度不均引起的接触电阻随机波动；最终，在动态接触阻抗满足稳定性判据后才执行电流切换与支路撤除，从根本上避免了传统被动式切换方案中因接触不良导致的二次侧电流突变、波形畸变或瞬间开路高压问题，显著提升了电流互感器带电更换作业的安全性和对后端微机保护装置的保护能力。