[发明专利]一种基于PWM激励和定频分析的CT二次回路检测方法

说明书

本发明公开了一种基于PWM激励和定频分析的CT二次回路检测方法。该检测方法主要用于智能用电管理类终端上，检测系统包括与外部被检电流互感器串接的内部电流互感器、开关激励单元、信号采集单元、微型控制芯片；检测方法通过开关激励单元对检测系统内部的电流互感器注入一固定频率的PWM电压波，以反馈到信号采集单元的电压波形作为分析判断依据，控制芯片采用AD采样、快速傅里叶变换和定频分析技术，准确提取到所需频率的电压幅值，并与预定的标准电压值进行比较，以判断外部电流互感器二次回路的所处状态，快速发现外部电流互感器二次回路的短路、开路异常情况。

技术领域

本发明属于配电网自动化领域，涉及利用电网设备工作产生的电压频域特性识别外部电流互感器二次回路状态，具体地说是一种基于PWM激励和定频分析的CT二次回路检测方法。

背景技术

电力系统台区变压器总计量主要由电流互感器、二次回路、智能用电管理类终端等构成，由于客观误接或人为主观窃电原因而导致的电流互感器二次回路出现短接、开路的情况时有发生，最终会导致计量的电量小于实际用电的问题，对国家和电网公司产生巨大的经济损失。人工对电流互感器二次回路状态巡视检查的方式效率低下，耗费时间、人力巨大，不便实际开展；因此，通过就台区已有的智能用电管理类终端增加对外部电流互感器二次回路状态的自动检测功能势在必行。

因此，需要寻找一种能够应用到智能用电管理类终端上，实现对外部电流互感器二次回路短路、开路、正常三状态精准识别的检测方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于PWM激励和定频分析的CT二次回路检测方法，该方法首先通过开关激励电路将一固定频率的PWM电压波注入到电流互感器上，其次对电流互感器二次侧的激励电压进行采样，通过FFT技术和定频分析法准确提取到所注入频点的电压分量，最后进行主控计算，通过比较计算后的电压值与预定标准电压值的关系，判断出外部电流互感器二次回路所处的状态。

为实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

步骤一，开关激励单元通过开关管周期通断的方式，将一固定频率为f的PWM电压波注入到内部电流互感器，在外部电流互感器的二次回路上产生感应电流，并进一步感应反馈到内部电流互感器另一磁环线圈的二次侧上；

步骤二，信号采样单元实时检测内部电流互感器二次侧上反馈的电压信号，并生成时域电压幅值波形；

步骤三，控制芯片利用快速傅里叶变换FFT技术将上述时域电压幅值波形转换为频域电压幅值波形；

步骤四，控制芯片对上述频域电压幅值波形连续取多个整数倍于所注入PWM波f+L频率处的电压值(其中L为滞后频率值，一般由多次实验积累得出)，并计算其算数平均值；

步骤五，通过比较计算的平均值电压与预定的标准值电压的关系，以判断外部电流互感器二次回路所处的状态。

本发明通过PWM激励的方式在电流互感器二次回路中产生特定频率的电流信号，通过定频分析方法确定外部电流互感器二次回路的状态。

进一步地，步骤一中，通过MOS开关管在智能用电管理类终端内部的电流互感器上注入频率为f、占空比为d、幅值为a的PWM电压波形，所注入的激励在外部电流互感器的二次回路上产生感应电流，并进一步感应反馈到内部电流互感器另一磁环线圈的二次侧上；

进一步地，步骤二中，信号采样单元在微型控制器MCU的控制下，以多倍于所注入PWM波的频率，采集内部电流互感器二次侧上反馈的电压信号，并生成时域电压幅值波形W_t；

进一步地，步骤三中，微型控制芯片MCU利用快速傅里叶变换FFT技术将上述时域电压幅值波形W_t转换为频域电压幅值波形W_f；

其中，快速傅里叶变换FFT算法将时域电压幅值转换为频域电压幅值的计算公式为：