一种电流互感器二次回路多点接地在线监测装置及其监测方法的研究

张瑞明

（浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江 嘉兴314201）

0 引言

根据《继电保护和电网安全自动装置检验规程》以及《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释意》规定：电流互感器的二次回路必须有且只能有一点接地，一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置，则应在保护屏上经端子排接地[1-2]。

电流互感器二次侧必须有且只能有一个接地点，如果电流互感器二次回路没有接地点，则将使得电流互感器一次侧的高电压通过电流互感器一、二次线圈间对地分布电容传递到二次侧，给人身及设备造成危险，一旦二次回路接地，则相当于将二次侧对地电容“固定”为零电位。如果二次回路存在多点接地，一方面会因火电厂接地网并非理想的等电位，将会在多点之间存在电位差，造成保护装置或仪表采样不精确；另一方面，一旦发生接地故障，接地电流还会在多点之间形成分流，使保护装置采样波形畸变和采样值偏移，造成保护装置的不正确动作。这样一来，就会引起电力生产事故。

实际运行中，继电保护运行维护人员多数情况下都是在保护发生误动作后或者出现电流互感器CT（current transformer）断线等严重情况时，才能通过分析判断得出是CT二次回路发生多点接地，并没有相关实时监测二次回路接地情况的方式方法，不能及时发现事故隐患。同时，继电保护运行维护人员还需花费大量时间去逐个排查端子，不仅工作量极大，巡检效率低下，而且检查时若未发现多点接地缺陷，在雷雨期间或雷电流影响下就会形成多点接地，将极大地延误处理缺陷的时机[3-12]。针对此情况，我们研制了CT二次回路多点接地在线监测报警装置，此装置能及时监测、报警，随时发现电流互感器二次回路发生两点或多点接地，造成差动保护的误动或拒动的现象，很好地解决了火力发电厂因继电保护和安全自动装置误动或拒动造成的电力生产事故。

1 CT二次回路多点接地报警装置设计

利用高精度钳形电流互感器采集中性点N接地线电流，输入高精度交流变送器进行模拟量转换（转换过程如图1所示），再将高精度交流变送器4～20 mA输出量输入可编程逻辑控制器PLC（programmable logic controller）采集模块，与PLC设定定值（50 mA）进行相与，由于CT二次回路发生多点接地导致交流变送器输出量大于定值则触发启动继电器K0，继电器K0动作，继电器K0常开接点K0-1闭合，触发延时时间继电器KT1、KT2，一旦KT1或KT2任意一个继电器动作，则KT1或KT2常开接点闭合触发继电器K2，同时继电器K2的常开接点K2-1串联构成自保持回路并且与复归继电器K3的常闭接点K3-1串联构成回路（如图2所示）。

图1 电流采集示意图

图2 CT二次回路多点接地报警装置PLC程序控制示意图

继电器K2动作后，PLC输出接点D0.1闭合去启动就地闪光报警继电器K4，继电器K4动作，继电器K4常开接点闭合去触发就地闪光灯；继电器K2动作，PLC输出接点D0.2闭合去触发报警继电器K5，继电器K5动作，继电器K5常开接点K5-1闭合去启动NCS大屏CT二次回路多点接地报警；运行维护人员发现报警信号后，可以复归报警信号，按下复归按钮后，复归继电器K3常闭接点打开，断开继电器K2，报警返回；同时设置有直流电源监视回路，直流电源消失时，继电器Z1失电，继电器Z1常闭接点闭合，发出NCS大屏直流电源消失告警信号（如图3所示）。

图3 CT二次回路多点接地装置告警控制回路示意图

2 CT二次回路多点接地报警装置的设计思路

图1 中，1为一点接地连接线接在CT二次回路接地点N与二次等电位地网M之间。满足《继电保护和电网安全自动装置检验规程》中要求的电流互感器的二次回路必须有且只能有一点接地的要求。2为高精度钳形电流互感器。采用开口CT钳，采集电流互感器二次回路中性点N与接地网M之间接地线的电流，不会影响、改变原有CT二次回路接地线状况，实时采集流过此接地线的电流，并将高精度钳形电流互感器输出电流数据输入高精度交流变送器。3为高精度交流变送器，将交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20 mA直流电流（通过250 Ω电阻转换成DC1～5 V直流电压供PLC使用），精度高，性价比高，稳定性高，体积小，功耗小，抗干扰，防感应雷电能力强，具有雷击波饱和功能。

图2 中，4为中间继电器K0，用于连接PLC与门输出接点，当采集到接地线电流大于设定电流定值时，与门输出值为1，触发继电器K0，继电器K0动作，常开接点K0-1闭合。5为延时时间继电器KT1。继电器K0动作后，经过设定延时，躲过扰动后，常开接点KT1-1、KT1-2闭合，触发出口继电器K2。6为延时时间继电器KT2。设置2个时间继电器，用于防止环境因素造成的不稳定因素干扰，只有2个时间继电器同时动作才能触发出口继电器K2。同时，延时时间继电器常开接点KT1-1、KT1-2先并联再与延时时间继电器常开接点KT2-1、KT2-2并联之后进行串联，再与出口继电器K2、复归继电器K3常闭接点K3-1串联。利用两副常开接点先并联再串联，可有效避免误动或拒动的可能性。7为出口继电器K2。出口继电器动作之后，为了防止接地线电流返回导致信号消失，设置有K2继电器常开接点K2-1进行串联，构成自保持回路，以便提醒运行维护人员曾发生过多点接地，只不过由于负荷电流变动等原因导致信号返回。8、9、10共同构成复位模块，其中10为复归按钮。运行检修人员确认信号后，按下复位键，复位相关回路的告警信号、声光信号，所述复位回路闭合后，复归继电器K3动作，其常闭接点K3-1打开以断开继电器K2回路，告警信号消失。

图3 中，11为声光报警继电器K4，安装于就地，接收到PLC的开出接点后，K4继电器线圈得电，K4继电器常开接点闭合去触发声光报警装置。12为声光报警装置。当K4继电器常开接点闭合触发声光报警装置时，声光报警装置同时发出声音和光进行报警。13为电阻元件。电阻器是一个限流元件，它可限制通过它所连支路的电流大小。14为NCS告警信号继电器K5。安装于就地，接收到PLC的开出接点后，K5继电器线圈得电，K5继电器常开接点闭合去触发NCS多点接地报警，NCS大屏弹出“**CT二次回路多点接地”告警信息。15为中间监视继电器Z1。16为多点接地和直流失点报警信号装置。中间监视继电器Z1用于监视直流110 V电源，当直流电源消失时，继电器Z1失电，继电器Z1常闭接点闭合去触发CT二次回路多点接地告警装置直流电源消失报警，NCS大屏弹出“CT二次回路多点接地告警装置直流电源消失”告警信息。

3 CT二次回路多点接地报警装置的逻辑功能

CT二次回路多点接地在线监测装置，通过高精度钳形电流互感器、高精度变送器、PLC逻辑模块、出口继电器、监视继电器的合理配合，实现了对火力发电厂继电保护CT接地线电流的实时在线监测功能。PLC模块具有逻辑判断功能，将CT二次接地线电流进行比较分析，并对超过整定限值动作电流50 mA的经过逻辑判断发出告警信息，显示CT二次回路发生多点接地。通过告警回路及时通知运维人员处理，消除安全隐患，降低区外故障保护误动或区内故障保护拒动的可能，提高运行效率。

CT二次回路多点接地在线监测装置体积小，功能扩展性强，可以同时实现对继电保护室多组CT二次回路的监视功能，并且安装方便，不影响继电保护装置的安全稳定运行。

4 结束语

本文研发设计的CT二次回路多点接地实时在线监测报警装置，能够实时监测火电厂电流互感器二次接地点的接地状况。电流互感器二次回路一旦发生多点接地，能及时触发相关报警，发现安全隐患，避免区外故障保护误动或区内故障保护拒动，保障机组的安全稳定运行。