互感器校验仪

互感器校验仪（精选7篇）

互感器校验仪 篇1

0 引言

随着电力系统的容量和传输电压等级的增大, 传统的电磁式互感器呈现出一些缺陷, 如绝缘问题、电磁干扰问题、体积大造价高问题, 电磁式互感器已经不能满足当代电力工业的发展要求。电子式互感器能很好地解决电磁式互感器的缺点, 电子式互感器替代电磁式互感器是电力系统的发展方向。由于电子式互感器结构的特殊性, 难以应用电磁式互感器校验装置进行校验, 因此电子式互感器校验方法及其装置的研究一直是国内外的研究热点。

目前常用的电子式互感器校验方法是数字校验法, 该方法借助数据采集装置将标准电磁式互感器和待测电子式互感器输出信号读入计算机, 通过软件分析得出电子式互感器的精度等级[1]。这种方法是采用傅里叶变换求取各路采集信号的基波分量, 但由于电网信号的频率具有波动性, 用傅里叶变换求基波分量产生了较大的误差, 这不利于校验过程的实时实现。

据此, 本文提出一种新型校验方法, 基于DFT算法和准同步算法相结合进行信号基波分量的提取, 两者的结合有效解决了因电网频率波动而导致的非同步采样对校验结果的影响的问题, 论文最后的实验结果验证了该方法的有效性和高效率。

1 电子式互感器校验系统的构造与设计

为克服电源频率不稳带来的误差, 电子式互感器校验一般采用比较法原理, 如图1:被测电子式互感器和参考电磁式互感器串联在同一条回路上, 通过调节输入电流大小进行测试。信号经A/D采样装置, 采集到DSP中进行处理。本装置用的DSP芯片是TMS320F206, 采样芯片用MAX125。通过A/D采集的标准信号和待测信号利用校准算法可计算出信号的基波分量, 进而得到待测电子式互感器的精度指标。

2 检验算法的研究

国家标准规定电网频率可在49.5~50.5 Hz之间波动, 若不进行信号频率的实时测量, 并且仍然按照固定采样率采样的数据进行傅里叶变换以求取基波分量, 则校验精度将受到很大影响。因此, 本文提出DFT算法和准同步算法相结合进行基波分量的提取, 以解决电网频率波动而带来的问题。

2.1 DFT算法设计

研制的电子式互感器校验仪为了配合所研制的电子式互感器的时序, 采用的是一个周期内固定采集26个点的采样方式。对于每周期26点的DFT算法, 我们可以把它分解成2×13个点, 进行DFT计算。DFT算法化简是根据系数WNnK的周期性和对称性, 化简后可以提高算法的效率。

2.2 准同步算法的基本原理

对于一个周期为T的周期函数f (t) , 它的平均值为, 其中t是积分起点。若在一周期内等分成N段, 由梯形求积公式可知:

如果增加N的值, 可以使f (t) 的平均值达到很高的精度, 这就是准同步采样的基本原理[2]。如果区间长度不是T而是T±Δ, Δ为波动误差, 则由式 (1) 计算的f (t) 的平均值与f (t) 真正的平均值之间存在一定的误差。如果通过提高每周期的采样次数, 再用DFT算法分析, 这样增加了计算量, 并且误差随波动误差Δ的增加而增加, 所以增加采样次数很难达到目的。而准同步采样在允许不大的误差Δ存在的情况下, 通过适当增加采样区间来消除非同步误差带来的影响。

假设被测信号f (t) 处于稳定状态, 将宽度为n× (T+Δ) 的积分区间[t0 t0+n× (T+Δ) ]等分为n×N段, 由此得到n×N+1个采样数据f (ti) (i=i0, i0+1, …, i0+n×N) , 有如下定义式:

经过n层递推运算, F1n可以最终表示为如式 (4) 所示的形式, ai为权系数。在式 (2) 和式 (3) 中, ρi (i=i0, i0+1, …, i0+n×N) 为对应的数值求积公式所确定的权系数, 一般通过复化梯形求解, c为递推计算所在的层数, k为序号, k=1, …, (n-c) ×N+1, 从公式中可以看出, 从第1层到第n层的递推计算中各层中的F的个数是逐渐以N为公差递减的, 这样, 可以计算出系数ai。在实际运用中, n=4已经可以达到很高的精度要求, 本算法取n=4, N=26, 所以, 采样26×4+1=105个点。计算出准同步窗函数的表达式为:

再把窗函数归一化, 就可以得到准同步窗, 对存在采样误差的原始数据进行加窗处理, 就实现了对数据的准同步化处理。

2.3 DFT算法和准同步算法相结合

当电网频率波动时, 若采用固定采样率采样, 会导致非整周期采样的情况出现, 如图2。

因此, 若对采样数据按离散傅里叶变换进行处理必然会带来误差, 并且随着误差的增加而增加, 因此, 用准同步算法进行校正是有必要的。我们用DFT算法和准同步算法相结合来对信号实现高精度的分析。由DFT可知道, 系数:

, 令g (t) =f (t) cos (kwt) , 由式 (1) 可以知道, 所以, 因此, 只要精确求出, 就可以精确的求出ak的值。

如果把所采样的105个点进行加准同步窗处理后, 再用DFT计算。所以可以得到DFT与准同步算法结合的谐波分析公式 (5) , (6) :

其中:N, n, η, , W都是常数或已经求出, 所以, ak、bk可以通过采样值fi乘以相应系数再累加的方法得到。这样就可以实现对信号的高准确度分析。

3 实验结果

利用DFT算法和准同步算法相结合后对信号的分析精度比普通的DFT算法对信号分析的精度要高许多。我们的实验如下:

假定信号的表达式为:

, 其中, A=1, a1到a20全部取2, f0取49.5~50.5 Hz, 把这个信号分别用准同步算法与DFT算法相结合和普通DFT算法进行检测分析, 在准同步算法中, n=4, N=26, 国家标准规定, 公用电网谐波次数最多考虑到20次, 因此我们也就考虑在20次以内的谐波影响下的本文所提的算法精度。比较结果如表1所示。

实验测试结果表明, DFT算法和准同步算法相结合后的测量精确度比普通的DFT算法的测量精确度提高了近20倍, 校验的精确度得到了很大的提高。并且加入准同步算法后, 电子式互感器校验系统的实验精确度可以满足0.05级[3]的国家标准精度要求。

在此系统中, 我们分析发现, A/D采样环节的量化误差比较大, 为改善系统的精确度, 改善A/D采样环节的量化误差是提高系统精度的最好方法, 为此, 在做硬件电路时, PCB布局的优化可以大大降低这种量化误差。

4 结论

国家标准规定电网频率可在49.5~50.5 Hz之间波动, 电网的波动会使采样不能严格同步, 在对电子式互感器的高精度测量中为解决这个问题, 本文提出了DFT算法和准同步算法相结合的基本原理来对电子式互感器进行校验。最后, 我们设计了实验, 对该方案进行了验证。实测结果表明基于所提校验方法的校验装置的精度满足0.05级电子式互感器的国家校验精度要求, 为以后的研究提供了很好的理论依据。

参考文献

[1]钱政, 李童杰, 张翔.电子式互感器校验方法的设计与实现[J].北京航天航空大学学报, 2006.QIAN Zheng, LI Tong-jie, ZHANG Xiang.Design and Realization of Calibration Method of Electronic Transformer[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2006.

[2]张盎然, 陈明华, 杨扬.基于准同步算法的谐波分析方法[J].电测与仪表, 2002.ZHANG Ang-ran, CHEN Ming-hua, YANG Yang.An Approach of Analyzing Harmonics Based on Quasisynchronous Algorithm[J].Electrical Measurement&Instrumentation, 2002.

[3]IEC60044-8.Instrument Transformers-Part8:Electrical Current Transducers[S].2002.

互感器校验仪 篇2

互感器的校验对于电力系统有重要的意义,基于虚拟仪器的互感器校验仪是当前较为常见的一种实现方式,它将待校验信号和参考基准信号经过信号调理箱调理之后,由数据采集卡读入到PC机,由LabVIEW自带的功能模块对信号进行处理,并根据一定的数据处理算法计算出两个信号的幅值、频率和相位,由此得到两者的比差和角差。同时,利用PC机强大的数据处理功能,可以实现信号特征显示、波形显示、频谱分析、数据存储等功能。

国标中电网频率允许在49. 5 ~50.5Hz范围内波动,这给校验仪算法带来一定的难度。直接采用FFT会带来很大误差,通常采用准同步方法来降低误差。然而,准同步方法并不是对一个电网波动周期而是相邻几个周期数据进行运算得出幅值和相位,当相邻几个周期的电网波动频率相近时,其精度非常高,反之其误差将会加大[1,2,3,4]。

2 虚拟互感器校验仪的硬件

虚拟互感器校验仪由信号调理箱、采集卡和PC机组成。其中调理箱的作用是把标准电流信号和互感器输出的模拟电压信号转换成适合采集卡采集的电压信号。校验方法是采用标准互感器将一次电流转换成二次小电压、电流,然后把转换后的电压或二次小电流通过精密电阻后转换成的电压作为参考基准。将参考基准和待测值通过采集卡读入计算机,并根据相应算法计算出两者的有效值和相位差,由此得到待测互感器的比差和角差[5,6,7,8],校验仪结构如图1所示[9,10]。

3 虚拟互感器校验仪的算法

3. 1 硬件误差

硬件误差包括标准信号源本身的误差,信号调理箱的误差和采集卡的量化误差。一般来说,由于采集卡技术的不断进步和成本的不断降低,采集卡的量化误差已经越来越小,所以硬件误差的主要来源是标准互感器和信号调理箱的误差。

3. 2 非整周期采样的误差

若有限长序列x( n) 的长度为N,其z变换表达式为

在z平面,围绕单位圆上的N个等间距点计算z变换,令

当采样频率fs不是信号频率f0的整数倍时,就会引起“频谱泄漏”,如图2所示。设fs/f0= N + δ( -0. 5 <δ≤0. 5) ,很显然当N一定时,δ的值越小,DFT误差越小。

当|δ|一定时,N越大,DFT误差越小。由于δ可能取 -0.5 ~0. 5之间的任何值,当采样点数N一定,|δ| =0. 5时,DFT的误差为最大误差。

设待测信号为

采样频率为fs,fs/f0= N + δ ( - 0. 5 < δ≤0. 5) ,采样后得到的N个数据为

表1列出了δ =-0.5和δ =0.5两种情况,针对不同的初相位θ值,不同采样频率对应一周期点数N的DFT变换得到的幅值和相位与信号u( t) 真实值的幅值误差ΔA和相位误差Δθ。

通过表1可以得出,非整周期采样DFT变换的结果和初相位θ有关。表1只列出部分初相位。通过反复统计运算可以得出: 当N >2000时,最大幅值误差不超过0.013%,最大相位误差不超过3.2'。

取N =2000,表2列出了针对不同δ,不同相位θ对应的相位误差Δθ的数学期望和方差。

由表2可以看出相位误差Δθ的数学期望较大,并且其绝对值随着|δ|的增大而增大,其符号与δ相反。Δθ的方差较小,也随着|δ|的增大而增大。已知δ的情况下可以对相位误差进行补偿。本文采用最小二乘法,δ取 -0.5 ~0.5之间的十个值,补偿后的最大相位误差不超过0.3'。

针对电网测量来说,采样频率设为0.1MHz,当电网频率为50Hz时,每周期为2000个点; 当电网频率为49.5Hz时,每周期为2020个点; 当电网频率为50. 5Hz时,每周期为1980个点; 每周期采样2000点时得到的相位补偿系数可应用于每周期2020点和1980点的情况,通过相同运算可以得出ΔA的最大误差不超过0.013%,Δθ的最大误差不超过0.4'。

3. 3 FFT 补零处理和内插公式

由于FFT算法只能处理点数为2M( M为正整数) 的数据,当采集的数据量N不是2M时,就需要做补零处理。补零处理会改变频谱分辨率,使得FFT输出的值偏离补零之前基波和各次谐波所对应的频率点。

可以根据z变换与DFT变换的关系来消除DFT补零所造成的影响。对于长度为N的有限长序列x( n) ,利用其DFT[x( n) ]的N个样值———即从单位圆上取X( z) 的N个样值就可以正确恢复序列x( n) 。显然,也可以从这N个样值正确恢复其z变换函数Z[x( n) ]。下面导出由X( k) 确定X( z) 的表达式。

式( 1) 中x( n) 可利用IDFT的形式表示为

这就是由单位圆上的抽样点x( n) 确定X( z) 的表达式,也称“内插公式”,把式中括号部分以符号φk( z) 表示,称为“内插函数”,则

将上面所得X( z) 内插表示式中的z限于单位圆周,令z =ejω,即得到以X( k) 表示的频响特性:

引入符号

于是得出

与式( 7) 形式相似,式( 12) 就是由单位圆上的抽样点X( k) 确定X( ejω) 的内插表示式。

由此可见,对于单位圆上任意一个ω,都能求出它所对应的X( ejω) 。

设长度为N( 2M - 1< N < 2M,M为正整数) 的序列x( n) ,其DFT变换后为X( k) ( 0≤k < N) 。对x( n) 补零得到长度为2M的序列x1( n) ,对x1( n) 进行FFT变换得到X1( k) ( 0≤k <2M) 。

由于

可以得到

即

应用“内插公式”可以得到

由此可以得出,x( n) 补零后进行FFT变换得到的频域序列X1( k) ,应用“内插公式”可以表示x( n)直接进行DFT变换所得的频域序列X( k) ,而且能表示小于fs/2的所有频率点上的值。

3. 4 确定信号的基波频率

通过上文分析可以得出: 对序列x( n) 进行FFT,再应用“内插公式”,可以求出小于fs/2的所有频率点上的值。把以上结论应用到对电网进行谐波分析上,针对电网上的信号基波频率在49.5 ~50. 5Hz范围变化的特点,必须先要准确测出电网信号的基波频率和各次谐波频率[11,12,13]。

采用文献[11]中的方法,实现对基波频率测试。

4 算法的实现

虚拟互感器校验仪的数据处理和虚拟控制面板在LabVIEW中实现。用户设置采集频率、每次分析的数据量等参数,控制程序进程和数据存储操作都在虚拟控制面板中完成。整个信号数据采集过程和数据处理及信号特征输出均由LabVIEW自带的功能模块完成。程序流程如图3所示。

校验程序能选择直接法和差值法两种测试方法; 能显示比差、角差,并能显示标准信号和待测信号的波形、基波幅值; 另外还具有存盘功能并能设定存盘间隔。

5 互感器校验仪的检定与分析

由于条件限制,此采集卡只能用一个Agilent的信号源做检定。结果如表3所示,采集卡有两个数据通道,通过它能测得两个通道的差异。输入有效值为3V的正弦信号,测试结果为该频率的最大比差和角差( 比差和角差不是对应的) 。

6 结论

综合实验结果和校验仪的设计过程,可以得出结论: 虚拟校验仪软件基于LabVIEW平台,算法采用最小二乘方法测得基波频率并采用FFT算法和“内插公式”求得各次谐波的幅值和相位,易于用LabVIEW现有模块实现。本方案不仅降低了对于硬件的要求,而且计算精度高。系统的设计简洁明了,功能齐全。算法的最大幅 值误差不 超过0. 013% ,最大相位误差不超过0. 3'。采集卡两通道差异造成的比差在0.00088% 以内,角差在0. 056'以内。

摘要：对互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提,基于虚拟仪器的互感器校验仪是当前较为常见的一种实现方式。首先,本文介绍了校验仪的硬件部分,其由信号转换箱、采集卡及工控机构成;其次,分析了电网工作频率在49.5~50.5Hz范围内的波动对校验算法精度的影响。最后,在对电网每周期频率进行准确测试的基础上,采用FFT算法和“内插公式”对基波的幅值和相位进行准确测试,实现了对每个交流电工作周期的比差和角差准确测试的要求。算法的最大幅值误差不超过0.013%,最大相位误差不超过0.3'。

互感器移动校验平台运用 篇3

关键词：互感器现场校验平台,人机功效

1 前言

规程[1,2]要求:“高压互感器每10年现场校验一次”;“电磁式电流、电压互感器的检定周期不超过10年, 电容式电压互感器的检定周互感器周期不得超过4年”需要现场校验电压、电流互感器数量越来越多, 工作量越来越大, 互感器现场校验试验设备重复搬运, 难固定。需要一种能够便捷、可靠的互感器现场检测方式完成互感器现场校验工作。

2 互感器移动校验平台

根据某供电局互感器现状, 互感器移动校验平台须满足110kV及以下电压互感器、2000A级以下电流互感器、 (10-35) kV三相组合互感器现场校验以及电子互感器现场校验。根据互感器现场校验需要, 互感器移动校验平台主要由四部分组成:车辆单元、试验单元、数据测量管理单元、辅助单元。

2.1 车辆单元设计与改装

选用高顶客车进行改装, 车体分为驾驶室、操作控制室及试验设备室三个区域, 见图1。

基于互感器移动校验平台的“一种互感器移动校验车”在侧开门处安装液压折叠升降装置, 用于试验设备 (校验单元、TV单元、TA单元) 上下车, 该装卸装置可折叠, 侧门处下方安装隐藏式活动梯, 校验单元可装载在车上, 不下车即可进行户外的互感器校验工作;在车右侧中门安装设备上下装置, 方便重设备上下车;

试验区试验设备按照最优布局原则, 将校验单元、35/10kV TV单元和TA单元以及110kV试验单元安放固定于车厢相应的位置。110kV试验单元可以将标准TV和谐振升压装置平移伸出车体外, 满足试验时的安全距离要求。110kV试验单元有锁紧机构, 避免设备在运行过程晃动。试验设备室内设备全部采取减震和固定措施, 试验设备室两侧设有附件柜和储物柜。

2.2 试验单元配置

采用一体化车载式设计, 配置包括0.05级 (6～110) kV标准电压互感器、0.05s级2000A标准电流互感器、车载式互感器校验柜、单三相升压、升流试验电源、电子互感器校验仪等设备。

2.3 数据测量管理单元

开发互感器移动校验系统软件, 实现测试过程智能化, 试验项目微机程控, 自动完成电源调节、数据采集、数据换算、结果判别及数据管理, 并可实现试验结果的分析判断、试验报告的打印、显示及试验结果的查询, 提高测试精度和测试速度, 提高试验的准确性、可靠性、安全性。

2.4 辅助单元

在车厢内壁顶部设置有吸顶灯, 满足现场照明条件环境控制;在车厢的外顶部设置有顶置空调、试验操作区设温湿度监测设备, 满足现场试验环境监测和控制;在车厢的外顶部设置有场地照明灯。

在车厢右后部设置电源进线插座;在车厢右部设置电缆盘柜, 并在电缆盘柜内设有电缆盘。外接电源供电系统采用分路控制, 主回路及车载计量设备供电、插座等支路均分别配置空气开关, 供电回路设有漏保和紧急停止按钮, 设置醒目的警示灯提示, 为安全用电提供良好条件。

3 测量能力验证

3.1 比对及数据

在满足标准器量值传递要求的基础上, 选取测试盲样在互感器移动校验平台进行试验, 数据与本局实验室、中国计量科学研究院、国家计量站测试数据进行比对。

3.2 比对验证结果

undefined

, 判定为满意;|En|>1, 判定为不满意。

互感器移动校验平台的电压、电流互感器校验数据比对, |En|<1, 且均小于0.5, 比对获得满意结果, 互感器移动校验平台现校验能力得到验证, 互感器移动校验平台校验数据准确、可靠。

4 结束语

互感器移动校验平台研究作为科技项目实施以来, 在多座110kV及以下变电站、客户处的互感器现场校验中运用, 提高互感器现场校验任务反应速度、人机功效、工作效率, 减少人员劳动强度, 减少工作错误, 互感器移动校验平台应用取得很好效果。

参考文献

[1]DL/T448-2000, 电能计量装置技术管理规程[S].

[2]JJG1021-2007, 电力互感器[S].

[3]CNAS-GL02:2006, 能力验证结果的统计处理和能力评价指南[S].

快速互感器校验装置的设计 篇4

本装置采用最先进的虚拟仪器设计理念,用户只需通过键盘和鼠标操作计算机屏幕上的软件系统,输入被试互感器名称、型号、一次电流、二次电流、额定负荷、下限负荷、量程、准确等级、额定电压、额定频率、功率因数、极性等参数,即可按规程要求完成互感器的全自动测试。测试完成后,电脑会根据数据库管理系统对测试结果进行分析、计算、化整,并作出正确的判断。如果互感器合格,此时可以按照用户的需求打印各种检定证书,否则也可以打印检定记录。

此装置调压器升降一次即可完成十二工位互感器的测试,所以其测试速度更快、纠错能力更强、设备寿命更长。

互感器全自动校验装置包括互感器主控台体与校验辅助控制台体。互感器主控台包括台体(小机箱、退磁电阻、调压器、整定调压器、粗调压器、微调压器、快速控制板及二次线)、电脑、校验仪、电流负载箱、电压负载箱。校验辅助控制台包括台体(工位控制板、变比控制板、一次线)、带升流器电流标准、带升压器电压标准。

1.1 校验仪

互感器校验仪是检定电流互感器、电压互感器误差的仪器。它运用先进的电子技术,对互感器的误差信号直接采集分解,通过对相同变比的被试互感器与标准互感器进行比对,将差流值和差压值输入校验仪进行量化测试,通过调压器,随着百分表的变化将互感器的标定点(电流表标定点1%、5%、20%、100%、120%;电压表标定点20%、50%、80%、100%、120%)、同相误差、正交误差同时数字显示,再利用电脑得到比差与角差的矢量值。

1.2 负载箱

负载箱是检验电流、电压互感器时专门提供各种有效负载的,是全自动互感器校验台及现场互感器误差测试的理想仪器。

电流互感器的二次负荷是以容量来表示的,单位为VA;而电流互感器负荷箱的负荷一般是以电阻值来表示的,单位为Ω。它们的转换关系为:

容量(VA)=电阻值(Ω)×二次电流(A)×二次电流(A)。

为保证互感器二次负载的准确性,必须使互感器二次端连接在负载箱上的两条连接线的总电阻值为0.06Ω。若二次再连校验仪,则校验仪对互感器二次引起的负载也要算进去,这样才能保证精度。

1.3 带升流器电流标准与带升压器电压标准

带升流器电流标准与带升压器电压标准是利用高精度对低精度作比对试验的,并且带了自升流升压功能,一般要求标准互感器比被试互感器必须高2个等级。

2 快速互感器校验原理及功能的实现

快速互感器校验装置结构框架如图1所示。

一般多工位互感器校验装置只能是单独校完一只互感器的额定值与下限值后再校验另一只,依次作完,这样就要求校验仪重复采点,而且需要调压器重复升降,此操作不仅浪费了时间,而且还降低了调压器的使用寿命。此外,校验仪采点要求准确,一般校验仪只能在定点的时候采集数据,由于受调压器的限制,因此采点时校验仪只能在定点位上下徘徊,等到百分表确切地达到点位时才能进行采集。

基于以上原因,本设计增加了快速板与工位控制。利用电脑发送命令给快速板,快速板的继电器把信号传给CPU,CPU同时向调压器作指示,当调压器接收到指示后开始升降并反馈给快速板,快速板开始控制工位切换。然后CPU将数据采集通过通讯线传输给校验仪,校验仪再传输给电脑,电脑通过专业的数据管理系统进行化整从而得出结论。

工位控制是由12只继电器串联产生的,采用首尾相连法(首进第1工位的K1,尾出第12工位的K2)。若一次接12只,则互感器采点时工位继电器从1一直切换到12,那么12只互感器某点的误差也就随之产生;若只接5只,前4只一一相应,第5只互感器的S1照常,S2接辅助台第12工位的K2。接线正确后,计算机会全自动控制粗、细调动作,一次性地完成在额定负荷和下限负荷下的多只电流互感器的校验,这时计算机会自动接收校验仪传来的各测试点的误差数据,然后进行处理从而得出结论。校验完毕后,台子粗调、细调会自动归为零位,如果在自动过程中需要终止测试,可按计算机测试界面的停止键,也可随时按台体的停止键,台体即可停止测试,粗调、细调由快速板控制便会自动归零。台体电机具有互锁功能,可控制粗调和细调调压器的正常工作。在电流互感器测试过程中如出现断路、开路、短路、极性反等现象时会自动报警,并判断出互感器的变比或开路错误,这时应立即按停止键,这样既保证了用户的安全,也降低了设备的损坏程度。

试验室使用的标准互感器一般为5 A～2 000 A/5 A电流互感器和10 kV电压互感器。由于调压器容量和校验装置体积的限制,本文以2 000 A以下电流互感器和10 kV电压互感器的校验为例进行接线设计。

首先把500 A～2 000 A/5 A设计成一次接线穿心,把100 A～500 A/5 A一次接线设计成L1-L2,50 A～100 A/5 A一次接线设计成L1-L3,5 A～50A/5 A一次接线设计成L1-L4,二次接线依次设计。其次为了使用户接线简单方便,把升流器也设计到标准互感器内。然后将一次2 000 A导线穿心连接到辅助控制台的LA-LB,将500 A导线两根分别连接到辅助控制台L1-L2,将100 A导线连接到辅助控制台L3,将50 A导线连接到辅助控制台L4,这样就使得其一次导线在控制台内连接,并将其余的一次端钮全部引到控制台体表面,使用户的接线更加简单明了。

变比控制板和工位控制板都是采用继电器切换控制的,将标准的二次线与被试互感器的二次线分别与各自继电器相连,然后控制在辅助控制台的内侧,利用电脑动作继电器来切换变比板选择标准的二次,利用电脑动作继电器切换工位板来选择被试互感器二次。

把lO kV电压互感器也设计成带升压的标准电压互感器,由于其电压较高,将其面板暴露在台体表面,这样不仅简化了操作人员的接线,而且还有利于实验室的整洁。

3结束语

与目前国内互感器校验装置相比,本文设计的校验装置有以下特点:

(1)强大的安全措施:此装置拥有安全试验连锁反应功能;拥有操作授权,以防止非工作人员的误操作而导致的台体启动;拥有可靠的安全保护及故障报警措施,对被测互感器及标准设备短路、开路、变比错、极性反等具备明显直观的报警功能,有电机限位、正反转互锁、30 A断路保护功能。

(2)人性化的互感器校验系统软件:该软件操作简单、管理方便,通过切换控制即可实现12只电流互感器的同时测试,完成12只电流互感器测试只需要3 min～5 min,实现了12只电流互感器的一次退磁。该软件具备多向控制、同步传输、实时显示等功能,直接操作电脑即可完成全自动校验,并能同时打印报告与证书。该软件还具备较完善的历史数据查询、互感器条码管理档案以及数据库的上传与下载功能。

(3)办公化的合理布局:把以往标准设备零散的布局归结于一体,降低了校验装置在室内的占地面积,增加了校验室的空间利用率,使整个校验室更加整洁、清晰,构成了一个设施齐全、功能相对比较完善的互感器检定环境。

参考文献

[1]赵屹涛,张宝国,曹久东,等.可检测多台互感器的全自动互感器校验装置[J].电测与仪表,2003(7):29-32.

电子式互感器数字输出校验技术 篇5

为适应数字化接口的发展,数字输出的电子式互感器(ET)开始在数字化变电站中得到应用,同时对其校验技术也提出了更高的要求。由于输出是数字形式,其校验系统和传统互感器[1]的校验系统有着显著差异,即不能采用模拟输出的测差原理来进行校验。数字输出电子式互感器的校验大多采用绝对测量法。本文重点研究数字输出电子式互感器的校验原理、校验系统构成、关键技术以及在线校验系统。

1 数字输出电子式互感器校验基本原理

与模拟输出相比,数字输出电子式互感器的输出不是时间t的函数,而是离散序列函数,其误差测试系统与传统互感器完全不同。从测量方法来看,由于数字输出电子式互感器的二次装置需要完成采样、同步等功能,和一次侧存在时延,因此不能使用差值法进行测量,只能用绝对测量法。一般需构建一个数字化的标准电流或电压互感器校验通道(标准通道信号仍然由电磁式互感器提供),该通道通过同步脉冲的控制,和被校验的电子式互感器同步实现模拟量到数字量的变化,再进行2路数字量的比对求得被校互感器的误差,校验系统组成如图1所示。

从互感器输出接口来看,数字输出电子式互感器的二次侧输出为合并单元(MU),它将同一时刻不同协议规定的三相电流、电压互感器的12路信号按标准规定的数据格式组成帧内容,以特定的格式发送给计量和保护装置。通过合并单元输出的数字信号有2种以太网输出方式,分别为IEC60044-8中FT3格式采用的曼切斯特编码发送方式和IEC61850-9-1中IEEE8802.3的发送方式。前者传输速率为2.5 Mbit/s,后者传输速率达到100 Mbit/s,应用更为广泛[2,3,4]。

数字输出电子式互感器校验的基本原理如图2所示。将升流器/升压器、待测电子式互感器一次端子、标准互感器一次端子接成闭环,分为标准通道和待测通道2路。标准通道中的标准互感器通过标准A/D转换器输出数字信号接入计算机;待测通道中待测电子式互感器通过合并单元输出数字信号接入计算机。外部同步脉冲发生器发出触发信号至电子式互感器合并单元和标准A/D转换器,使得2路信号同步。调节调压器,使测量值覆盖标准要求的每个测量点。上位机校验系统软件分别对2路采样后的数字信号提取信号有效值和相位信息并计算误差。目前国内外采用的数字输出电子式电流互感器校验系统多采用该原理。

目前已有的数字输出电子式互感器校验仪主要研究对象为高精度的A/D转换器、适用于数字化变电站的数字接口、便于现场使用的便携式结构以及适用于各种互感器的多种功能集成化。下文详细阐述针对以上对象的关键技术。

2 数字输出电子式互感器校验关键技术

2.1 标准信号的数字化变换

标准通道信号的采集在校验系统中起着重要作用,标准通道A/D的实现方式直接关系到整套校验系统的精度。影响标准信号变换精度的主要因素有4点。

a.高分辨率:对于校0.2S级的电子式互感器,校验系统标准通道的精度至少要达到0.05级,这就要求A/D具有高分辨率。A/D的高分辨率是影响校验系统精度的主要因素之一,最好在24位以上。

b.高动态范围:对于测量用电子式电流(电压)互感器的校验,标准要求在额定电流的5%~120%之间(在额定电压的20%~120%之间)都要准确测量;对于0.2S级准确度,更要求在额定电流的1%~120%之间都要准确测量,所以必须要求采集卡的高动态范围,即对万分之一伏到几伏范围内任何波动都可以准确采集。

c.高采集速度和高带宽。

d.带有至少2路同步采样通道,以便进行传统及模拟输出互感器的校验。

目前校验系统主要有2种:实验室使用的以高精度8位半表HP3458A作为标准的A/D转换器[5]和现场使用的以便携式NI数据采集卡[6]作为标准的A/D转换器。HP3458A虽然精度高但不易于现场校验,且价格昂贵。NI数据采集卡结构简单,便携性强,已经成为现场校验发展的趋势,但是同步方法实现较为复杂。

2.2 信号的同步

2路信号的同步是校验系统的关键:即标准互感器信号与被校电子式互感器信号必须同步采样,否则校验计算的结果不能满足误差精度要求。根据国家电网公司物资采购标准,同步误差要小于1μs。而对于0.2S级的电子式互感器的误差精度,在额定电流、电压下相位误差要求在10′(不足10μs)以内。若仅同步误差就大于1μs,整个校验系统就难以满足校验等级要求。保证同步误差小于1μs需要高精度同步脉冲源和同步实现方法。

解决同步问题有插值计算法和同步脉冲法:插值计算法由二次设备完成,根据互感器提供的若干时间点上的采样值,插值计算得到需要的时间点上的电压、电流值;同步脉冲法则使用统一的同步脉冲信号,电子式互感器在送出的采样值中打上时标,提供给二次设备。对于目前的数字输出电子式互感器校验系统,大多采用同步脉冲法实现2路信号的同步。

2.3 信号提取的精度

由于构成标准电流或电压通道的一次变换器仍然为传统互感器,与被校验的电子式互感器的频带宽度有较大差别,所以校验软件需要在2个不同的频带下准确提取基波信号,特别是基频变化时,采用普通的快速傅里叶变换(FFT)算法难以满足校验要求。为了准确提取基波信号,消除非同步采样与数据截断所引起的频谱泄漏和栅栏效应带来的误差,文献[7]采用了加窗插值FFT分析算法,在一定程度上抑制了频谱泄漏,提高了信号提取的准确度。

文献[8]提出了基于对称窗的离散频谱相位差校正算法,不依赖窗谱函数表达式即可求解信号参数。由于经典窗的旁瓣特性不够理想,对频谱泄漏的抑制作用有限,谐波间的相互干扰不可忽略,为此文献[9-11]采用了加多阶卷积窗的FFT算法。与常用的FFT算法相比,该算法可以有效减少因非同步采样造成的频谱泄漏误差,针对有频率波动的电网有更高的准确度。为了消除电网中间谐波以及谱间干扰的影响,文献[12]采用了加四阶矩形卷积窗插值的FFT算法,在抑制非同步采样和间谐波所引起的测量误差方面,四阶矩形卷积窗比其他相同宽度的传统窗函数效果更好。

2.4 MU输出数据帧捕获

在数字输出电子式互感器校验系统中,校验系统与MU的通信是必不可少的。MU的通信规约采用IEC61850-9标准,目前大多采用IEC61850-9-1协议进行通信。虽然IEC61850-9-1协议的数据帧格式是固定的,但不同生产厂家生产的MU数据帧中ASDU的个数不同,计数器零点的位置也不同,所以要针对不同厂家开发MU的数据帧捕获程序。目前数据帧捕获程序有的采用Labview编写,有的采用C++编写。为了快速得到稳定准确的数据帧格式,应采用执行效率更高的C++。

IEC61850-9-2除了支持直接映射到数据链路层的“Send MSVMessage”服务外,还支持向制造报文的映射。可重新配置输入通道数、采样频率等参数和帧格式。为了适应IEC61850-9-1和IEC61850-9-2通信协议,在设计数据帧捕获程序时,应兼容以上2种规约协议,通过软件的选择可灵活校验各种通信方式的电子式互感器。

3 电子式互感器在线校验系统

根据用途不同,电子式互感器校验系统可以分成实验室用、现场用及在线校验用等几类。前面两类在特定的离线情况下使用于传统互感器。由于对电子式互感器校验技术的研究较少,特别是对其现场带电校验技术的研究更是一片空白,也没有相应的标准出台。电子式互感器在线校验技术可以针对高压传统互感器和电子式互感器进行不断电监测,符合数字化变电站的发展趋势,其优点主要有:

a.可以更有效地使用电子式互感器,提高设备的利用率和可靠性;

b.有目标地进行维修,提高维修水平,保证被校互感器运行更安全、可靠;

c.可以系统地了解电子式互感器一次传感头及数据采集部分的运行信息,从而提高产品的可靠性。

下面对已经研制成功并挂网运行的电流互感器在线校验系统的构成和关键技术进行详细介绍[12,13]。

3.1 系统构成

在线校验系统是针对电磁式电流互感器、模拟输出电子式电流互感器和数字输出电子式电流互感器3种基本电流互感器设计的。其中数字输出电子式电流互感器校验最为复杂,是根据电子式电流互感器标准IEC60044-8中对于数字输出电子式互感器误差测量的实验要求设计的,即计算机在同一时间取一次电流的2种样本,一路来自标准电流互感器,另一路来自被测电流互感器,2路分别送入计算机计算幅值和相位,再做比较运算。该校验原理适用于数字输出电子式互感器,也同样适用于模拟输出电子式电流互感器和电磁式电流互感器,在线校验系统如图3所示。

在线校验系统包括标准通道、被校通道和校验平台3部分,其基本原理为:将标准电流互感器和被校电流互感器的输出分别通过标准通道和被测通道发送到校验平台。校验平台得到2路信号同一时刻的输出信号,分别提取其幅值和相位,计算出比差和相差。

3.2 关键技术

在线校验方式可以实现现场不断电情况下电流互感器的实时校验,能够合理、真实地反映电流互感器在电磁干扰环境下的实际运行情况,同时也可以缩短电流互感器的检测周期。其关键技术主要有2点。

a.适用于现场带电操作的高准确度标准传感头。本系统采用了便于现场安装的基于PCB板的钳形空心线圈作标准传感头,通过对该标准传感头进行数学建模和原理推导,并且针对其开口气隙大小、位置影响、邻相干扰、温度性能等进行详细实验研究以及挂网试验,证明该传感头具有准确度高、动态范围宽、实现方便及不断电安装的特点。

b.针对现场一次电流源谐波成分复杂的高准确度电力参数估算算法。采用绝对比较法测量原理的校验系统需要分别提取同一时刻一次导线电流的2种样本值,即标准电流互感器输出值和待测电流互感器输出值。改进的误差理论算法能更精确地提取2路信号基频参数值以便于比较运算。

4 结论

针对电子式互感器的广泛应用,对数字输出电子式互感器校验的关键技术进行了详细介绍和研究。研究结果表明以下2点。

a.信号同步、标准通道采集单元的A/D位数和信号提取算法是数字输出电子式互感器校验系统的关键技术。在满足校验精度前提下,今后研究的重点应该放在电子式互感器校验系统的高度集成性及便携性上,为校验系统构建一个操作方便的工作平台。

b.由于在线校验系统能够实现现场不断电情况下电子式互感器的实时校验,所以其为观察了解电子式互感器长期运行稳定性提供了一种可行的技术手段,是今后的一个重要发展方向。

摘要：针对电子式互感器与传统互感器的原理性差异和电子式互感器数字输出的新特点,分析了数字输出电子式互感器校验的基本原理,指出了其与传统互感器校验的区别并介绍了数字输出校验系统的构成。分析得出标准通道的信号变换、同步方法、校验算法和合并单元的数据帧捕获是数字量输出电子式互感器校验系统的关键技术。在此基础上,提出了电子式互感器在线校验的必要性,对已经研制成功并挂网运行的电子式互感器在线校验的构成特点和关键技术进行了详细分析。分析表明:在线校验系统为观察了解电子式互感器长期运行稳定性提供了一种可行的技术手段。

电力互感器现场校验仿真实训系统 篇6

1 电力互感器现场校验仿真实训可行性分析

电力互感器现场校验是将升流器/升压器、标准互感器、被试互感器、校验仪、负荷箱按照规程规定的接线方式接线, 再控制升流器/升压器输出, 按照规程规定的点进行测量[1]。根据规程规定, 电力互感器现场校验需要升压/升流至被试互感器额定电压/电流的120%, 除了需要特别注意电压互感器安全工作距离外, 还必须避免电压互感器二次短路、电流互感器二次开路以及超出互感器120%的额定值等[2]。由于受训人员互感器校验方面的知识尚未完全掌握, 对一些特别重要的细节映象不深, 故电力互感器现场校验仿真实训系统不仅需要模拟现场校验环境, 而且必须合理规避上述安全问题, 既能在受训人员犯下错误时进行提示, 又能保障受训人员安全。

从互感器校验原理图如图1, 可以看出互感器校验试验过程中, 由升压器/升流器输出的电压/电流带动标准互感器、被试互感器二次电压/电流的变化, 再由校验仪测量标准互感器二次电压/电流、计算百分表, 测量标准互感器与被试互感器的差压/差流、计算误差。整个过程受训人员均通过标准互感器、被试互感器二次侧电压/电流掌握整个校验试验过程, 为此模拟标准互感器、被试互感器二次电压、电流输出, 基本上可实现互感器现场校验仿真实训系统的误差、二次接线等仿真功能, 配合接线识别系统, 即可实现互感器校验仿真。

2 电力互感器现场校验仿真实训系统

电力互感器现场校验仿真实训系统由控制台、模拟调压控制箱、电流互感器模拟校验模块、电压互感器模拟校验模块、模拟负荷箱、互感器校验仪6部分组成, 系统示意如图2。培训过程首先由培训人员调用控制台仿真数据库内互感器额定电流/电压、变比、误差曲线、负荷等参数, 设置仿真实训系统, 模拟现场互感器校验情景, 并显示受训人员工作任务以及相关信息;然后, 受训人员根据任务、标准互感器端子说明, 连接互感器模拟校验模块、互感器校验仪、模拟负荷箱, 调节模拟调压控制箱上调节盘进行校验试验;在受训人员试验过程中, 控制台对受训人员接线进行识别, 判别校验仪测量误差与模拟调压控制箱输出误差, 并提示受训人员变比错误、极性错误、接线错误等, 同时对受训人员进行考核打分。

模拟调压控制箱输出互感器校验过程中校验仪测量的标准电压/电流、差压/差流, 实现方案是将互感器校验整检装置[3]的手动控制方式更改为继电器切换方式;仿真实训系统通过继电器切换、接线识别, 模拟标准互感器变比、标准电流/电压、差流/差压输出, 原理图如图3所示。对比图1、图3, 通过继电器切换实现标准电流接入校验仪To端, 实现标准电流互感器多变比切换以及差流接入校验仪K端, 通过接线识别检查被试互感器、负荷箱及校验仪Tx端的是否正确连接。

3 接线识别技术

接线识别主要依据互感器校验接线固定, 只需识别必须连接的两个端子是否已经连接, 即可实现。由于连接线必须为导电体, 为此, 采用电平逻辑识别方式, 识别接线的正确与错误。以电流互感器一次侧接线为例, 如图4所示, 控制台控制与标准端子La、Lb连接的继电器的开合, 当以图4 (A) 的接线方式, La连接的继电器闭合, 电平检测电路检测到的逻辑为La=0、Lb=1, Lb连接的继电器闭合, 电平检测电路检测到的逻辑为La=1、Lb=0;当以图4 (B) 的接线方式, La连接的继电器闭合, 电平检测电路检测到的逻辑为La=1、Lb=0, Lb连接的继电器闭合, 电平检测电路检测到的逻辑为La=0、Lb=1;当没有接线时, 逻辑为La=0、Lb=0, 控制台通过控制相应的继电器开合以及判断每组检测电路的逻辑形式, 即可分辨出受训人员接线是否存在问题。

4 结语

随着电子技术、信息技术的不断发展、数字化变电站技术的逐步成熟, 电力互感器已面临重大的技术革新[4], 互感器仿真实训技术需要跟上电子式互感器的发展步伐, 依据电子式互感器特性设计出适用的仿真实训系统。

摘要：阐述了开展互感器仿真实训的必要性, 分析了模拟电力互感器现场校验的可行性, 提出了一种以接线识别技术为原理的电力互感器现场校验仿真实训系统。

关键词：仿真,实训,校验,电力互感器

参考文献

[1]赵修民.互感器校验仪的原理与应用[M].山西人民出版社, 1983.

[2]袁光忠.互感器校验仪使用注意事项及常见问题处理[J].电工技术应用, 2007, 1:30～31.

[3]刘庆余.互感器校验仪整体检定的述评[J].电测与仪表, 2003, 5 (447) :12～17.

互感器校验仪 篇7

1 传统互感器极性校验系统

传统电磁式互感器采用法拉第电磁感应原理,一次侧和二次侧通过同一个磁通链路进行能量传递和电流/电压大小的转换。目前,一般采用干电池“点极性法”对其进行极性校验,如图1所示。

互感器一次引出端与干电池相连,通过开关S控制电流/电压的通断,互感器二次引出端接至高灵敏度双向直流指示表。闭合/打开开关S,通过观察直流指示表的指针偏转方向即可判断互感器的极性。由传统互感器的原理、结构及接线方式可知,其二次输出的极性可以方便地通过改变二次引出端的接线方式而调整。

2 电子式互感器特点

电子式互感器主要包含一次传感元件、数据采集转换模块以及合并单元三大部分。一次传感元件采集一次大电流/高电压,并转换为小电压信号或光信号。数据采集转换模块将一次传感元件输出信号转换为与一次量相关的数字量信号,并通过光纤传输给低压侧合并单元,彻底隔离一次高压系统和二次低压系统。合并单元是电子式互感器与保护、测控等二次设备的接口,它收集相关一次电流/电压采样数据,并进行同步处理后输出[2](下文提及电子式互感器输出数据即指其合并单元输出的数据)。

根据高压侧元件是否需要电源供电,电子式互感器可以分为有源式和无源式。无论是有源式还是无源式,电子式互感器最终输出都是统一的数字量方式,类似传统互感器的二次引出端已不存在,无法使用传统的直流指示表对电子式互感器的输出进行观察、校验。电子式互感器的原理也发生了变化,传统的互感器极性校验方法已经不再适用于电子式互感器,必须针对电子式互感器的特点采用新方法对其极性进行校验。

有源电子式电流互感器工作原理是法拉第电磁感应原理,可以测量周期性交变的电流量和突变的直流量,且稳定性好、不易受外界环境因素影响[3];对稳态的直流量有滤除效果。

无源电子式电流互感器主要指采用光学测量原理的电流互感器,又称光学电流互感器(OCT),其原理主要基于法拉第磁光效应。它可通过测量线性偏振光沿外加磁场方向或磁化强度方向通过磁光介质时的偏振面偏转角度来计算被测电流[4]。

基于法拉第磁光效应的光学电流互感器测量频带宽,暂态性能好,可以测量稳态和暂态的交流,也可以测量直流电流,但其测量精度及稳定性容易受外界环境影响,且其自身存在固有的白噪声。

3 电子式互感器极性校验系统

3.1 电子式互感器数据分析软件

传统电磁式互感器,采用万用表或者交/直流指示表即可方便测得其二次输出,通过比例换算即可得到其一次量。电子式互感器的数字量输出,使得传统仪表不能对其进行测量,必须开发专用的数据分析软件才能对其输出数字量进行解析、处理和监视。

电子式互感器数据分析软件具有数字报文捕获功能,能按照IEC61850-9-2标准或FT3格式对报文进行解析,并在此基础上完成采样数据分析、波形和信息显示、谐波分析、数据录波、数据存储、格式转换等应用功能[5]。电子式互感器数据分析软件功能结构如图2所示。数据分析软件各功能模块可用不同的任务实现,利用操作系统提供的多线程技术实现不同任务之间的并行工作。

电子式互感器数据分析软件采用实时波形的方式直观反映一次电流/电压的变化情况,可以替代万用表等传统仪表对电子式互感器输出采样波形实时监视,从而判断其极性的正确性。

3.2 极性校验系统组成

传统电磁式互感器采用干电池法校验极性,校验时,干电池的阶跃输入使互感器产生冲击响应,利用此响应的特征即可判断互感器的极性。光学互感器可测直流信号,但其自身存在一定的白噪声,小电流情况下可能湮没其真实电流。若采用干电池法对其进行极性校验,将由于电流较小而无法正确判断。实际应用中可用大功率直流源替代干电池,提供较大的直流电流对电子式互感器进行极性校验,如图3所示,数据分析软件接收合并单元采样值数据,实时监视电子式互感器输出波形变化情况。

考虑到光学互感器的噪声、有源电子式互感器的电磁响应特性以及校验系统的安全性,直流源DC应能输出30 A以上直流电流,而校验时最大输出直流电流控制在100 A以内。直流源的输出容量应考虑校验系统的回路阻抗,在实验室校验时,其输出容量达到500 W以上即可;而在现场测试时,其输出容量需达到1 000 W以上。直流源可以是具有大功率直流电流输出的继电保护测试仪,也可以是便携式大功率直流恒流源。直流源DC和数据分析软件都是便携式设备,因此,该校验系统适用于实验室和现场的极性校验。

3.3 极性校验系统应用

极性校验时,接线方式如图3,根据电子式互感器的极性标注,将DC的正极与互感器P1相连,负极与互感器P2相连,控制DC的输出,通过数据分析软件显示的波形判断互感器极性的正确性。此极性校验法主要采用直流对电子式互感器极性进行校验,可称为直流法。

校验Rogowski线圈原理的互感器极性时,控制DC输出,使阶跃的直流电流从Rogowski线圈P1端流入,此时若数据分析软件显示波形为图4(a)所示:从0正向冲激至一定大小后又逐渐衰减至0,则被校电子式互感器标注的极性是正确,DC正极相连一端为P1;若数据分析软件显示的波形为图4(b)所示:从0负向冲激至一定大小后又逐渐衰减至0,则被校电子式互感器标注的极性是错误的,与DC负极相连的一端为P1。

校验LPCT互感器极性的方法与校验Rogowski线圈互感器极性相同。

校验光学互感器的极性时,控制DC输出,使稳态的直流电流从互感器P1端流入,光学互感器能测直流量,若数据分析软件显示的波形偏向0的上方并保持稳定,如图5(a)所示,则被校电子式互感器标注的极性是正确,与DC正极相连一端为P1;若数据分析软件显示的波形偏向0的下方并保持稳定,如图5(b)所示,则被校电子式互感器标准的极性是错误的,与DC负极相连一端为P1。

在实验室进行极性校验时,将DC的输出通过导线直接接至被校互感器的一次输入端。在现场校验时,被校电子式互感器已接入一次系统,由于DC的输出能力有限,为使数据分析软件显示的波形尽量利于观察,应使校验回路的电阻尽可能小。

4 工程应用实例

国家电网公司某智能变电站试点工程大范围应用了光学原理的全光纤电流互感器,采用双敏感环方式实现采样数据双AD的要求。变电站投运前,工作人员采用上述的直流法对全光纤电流互感器进行了极性校验,以保证保护、测控、计量等后端应用采样数据的正确性。现场全光纤电流互感器极性校验的一次接线如图6所示,合上开关以及开关两侧的地刀1GD和2GD;地刀2GD的“接地排”拆除,使其与大地断开连接;直流源DC正极输出接至大地,负极输出接至2GD;直流源、大地、1GD、开关、2GD构成了穿越电子式互感器的回路。直流源DC为最大可恒定输出90 A直流电流的继电保护测试仪Doble,通过输出按钮可方便控制其输出。

测试过程中,Doble通过2GD和大地为系统提供恒定的30 A直流电流。校验时,数据分析软件实时监视全光纤电流互感器的输出波形。互感器输出波形大部分都与图5(a)所示波形相同,说明大部分电流互感器的安装、接线都是正确的。但校验过程中也发现了一些互感器极性错误或相序错误的问题,如图7所示。

图7(a)为某220 kV线路间隔B相极性校验时,B相AD1的波形偏向0上方,而AD2的波形偏向0下方,这说明B相AD1的敏感环极性是正确的,而AD2的敏感环极性是错误的,需要调整。电子式互感器不能通过更改二次输出的接线来改变极性,只有通过改变一次接线方式或修改数据采集模块、合并单元、后端应用等数据处理算法来改变其极性。更改互感器一次接线难度大且经济性差;修改合并单元或后端应用的数据处理算法不利于以后的管理、检修、设备更换;修改数据采集模块的数据处理算法涉及设备少且易于以后的维护。因此,工程中通过修改全光纤电流互感器数据采集模块的数据处理算法达到了改变极性的目的。

图7(b)为某110 kV线路间隔B相极性校验时,B相AD1的波形偏向0上方,B相AD2的波形为0,而C相AD1的波形偏向0上方,C相AD2的波形为0。由此看出,B相AD2与C相AD1的2个敏感环数据相互交叉,这说明2个敏感环相序反了,需要调整。工程中最终通过更改全光纤电流互感器敏感环至其数据采集模块的光纤接线而达到互感器正确接线的目的。

5 结束语

随着智能变电站建设的不断推进,各种类型的电子式互感器在变电站中逐步得到应用。电子式互感器极性的正确性直接关系到智能变电站二次设备能否正确运行,因此对其极性校验非常必要。由于电子式互感器原理、结构以及输出方式都发生了变化,传统的互感器极性校验方式已不再适用于电子式互感器。文中提出的电子式互感器极性校验系统及方法适应了电子式互感器的变化,满足实验室和现场对其极性校验的要求。在电子式互感器逐步推广应用阶段,该极性校验系统为开展电子式互感器试验提供了良好的条件。该极性校验系统已在工程应用中对现场的光学互感器进行了极性校验,及时发现了互感器存在的极性、光纤接线问题,保证了工程的顺利推进。该极性校验系统也在实验室对有源电子式互感器开展了极性校验,取得了一定效果。

参考文献

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