交流采樣測量裝置現場校驗有關問題的探討

張靜

（浙江國華余姚燃氣發電有限責任公司， 浙江 余姚 315400）

交流采樣測量裝置現場校驗有關問題的探討

張靜

（浙江國華余姚燃氣發電有限責任公司， 浙江 余姚 315400）

采用數字技術的交流采樣測量裝置已廣泛應用于發電廠和變電站的保護、測量遠動、控制系統中，介紹了交流采樣測量裝置的工作原理及誤差來源，提出了交流采樣測量裝置現場檢驗應注意的問題，以實例介紹了基本誤差的校驗過程。

交流采樣；測量裝置；現場校驗

交流采樣測量裝置指采用交流采樣測量技術的遠動終端、智能化廠站測控單元、高壓監測、保護測量一體化等測量控制裝置[1]。 隨著交流數字技術的成熟及電網自動化水平的不斷提高，已經被廣泛應用于發電廠和變電站的繼電保護、遠動、綜合自動化等系統。

為了確保采樣數據的準確性，規范交流采樣測量裝置運行、維護和檢驗工作，國家電網公司在《國家電網公司電測技術監督規定》中， 將交流采樣測量裝置納入了電測技術監督的主要對象之一，結合一次設備的檢修，應進行交流采樣測量裝置的現場校驗工作。

1 采樣測量裝置的性能比較及交流采樣誤差分析

1.1 數據采樣原理及比較

直流采樣即對經過直流整流后的直流量進行采樣測量，而交流采樣測量裝置是將工頻交流電量的量值經數據采集、轉換、計算轉變為數字信號傳送至本地或遠端顯示器的測量裝置，例舉遠動終端的2種數據采樣方式，如圖1所示。

圖1 遠動終端的2種數據采樣方式

從圖1中看出，在傳統的電測量變送器+直流采樣遠動終端方式中，被測交流量首先由變送器轉化成與之成線性比例的直流模擬量（一般 0～5 V 的直流電壓或 4～20mA 直流電流）， 再進行A/D 轉換形成符合傳輸規約要求的數字量送到調度中心主站系統。在交流采樣的遠動終端中，將二次測得的電壓、 電流直接送入交流采樣 RTU內， 由算法運算后獲得 P， Q， cosΦ 等數據值，通過中央通信單元對需要上送的數據打包成符合傳輸規約要求的數字量送到調度中心主站系統。直流采樣方式存在的問題很明顯：測量精確度直接受整流電路的影響，對整流電路的參數調整較困難，電路受波形因素影響大等。采用交流采樣的方法能夠對被測量的瞬時值進行采樣，用軟件功能代替硬件的計算功能，因而實時性好、效率高、相位失真小，對于多參數的測量更適用。通過在電力系統中應用的實踐表明，采用交流采樣測量裝置有著更好的準確度和穩定性。

1.2 交流采樣測量裝置誤差來源

（1）采樣原理的誤差， 即用時間上離散的數據近似代替時間上連續的數據所產生的誤差，這主要是由每個正弦信號周期中的采樣點數決定的， 實際取決于 A/D 轉換器轉換速度和 CPU 的處理時間。將連續的電壓和電流進行量化也會產生量化誤差， 這主要取決于 A/D 轉換器的位數[2]。

（2）模擬量輸入變換器 TV 與 TA 的誤差。接入采樣測量裝置后，首先要經過1個模擬量輸入變換器將大信號變為小信號，才能夠被 A/D 轉換器處理。該變換器的內阻抗會對電壓、電流的有效值精度產生影響，變換器的相位移會影響測量的有功功率、無功功率的精度[3]。

（3）算法帶來的誤差。 常用的積分算法由于是用積分近似代替連續積分式，故有可能存在誤差。軟件運算誤差還包括舍入誤差、計算誤差、小除數誤差等。

（4）外界環境因素對交流采樣測量裝置引起的誤差，主要有來自于電源電壓波動、溫漂、零漂、頻率波動和電磁干擾等因素。

2 交流采樣測量裝置現場校驗應注意的問題

2.1 不同的通信規約

根據實際的傳輸要求，交流采樣測量裝置使用的通信規約種類繁多， 較常用的有： CDT， 101，103， 1801， N4F， XT9702， DISA 等。 即使是同一種規約，因為交流采樣測量裝置生產廠家和設備型號的不同，也存在著差異，給檢定工作帶來了一定的困難。因此，檢驗人員需要熟悉所用到的通信規約，并能解讀相關報文含義，明確采集裝置遙測系數的計算方法，被測量的滿碼值及數據庫中對應的滿碼值，這樣才能在檢驗過程中進行正確的設置與判斷。

2.2 通信口的連接

交流采樣測量裝置目前大多都沒有設置專用的檢驗接口。現場檢驗時，只能通過斷開交流采樣測量裝置現有的通信口讀取數據。通信的接口有串口 RS-232 和 RS485、 網 絡 RJ-45 及 USB等。校驗人員需要根據實際運用的通信口通過各種轉接口來實現連接， 如 RS-232 轉 USB， RS-485 轉 RS-232 等。

2.3 裝置的現場校準

交流采樣測量裝置若在現場校驗過程中發生基本誤差超差，則需要進行校準。由于設備生產廠家的不同，校準的方法和軟件結構也不盡相同。 少數采用硬件進行調整， 如天億的 DMP300；大多數交流采樣測量裝置是通過軟件進行校準。這要求校驗人員在工作進行前要詳盡了解校準裝置的校準方法，如有改動，在校驗前后都需要對交流采樣測量裝置的軟件進行備份。如果校驗過程中，對軟件做了修改，則需要對軟件進行重新下裝替換。

2.4 不同交流采樣測量裝置的特殊功能

有的生產廠家對產品增加了一些特殊的功能：如有的規定必須判斷一次斷路器的位置指示是在合閘位置時才能進行采樣，而有的則要求合上控制電源才能進行采樣等。校驗人員應認真閱讀設備生產廠的說明書，熟悉設備的相關功能，進行現場校驗時，有針對性地采取不同的操作措施。

2.5 現場校驗時的專業配合

應用在廠站端間隔層的交流采樣測量裝置，大多是繼電保護、測量等多專業共用。在對裝置進行現場校驗時，必須與其他專業人員進行配合。在對運行或檢修中的裝置進行在線、離線校驗時，都應考慮是否需要退出相關的保護壓板等措施，在確認做好必要的安全措施后，方可對交流采樣測量裝置進行現場校驗。

2.6 裝置現場檢驗環境

交流采樣測量裝置通常固定在現場盤柜上或是在線運行中，校驗工作通常必須配合一次設備停電檢修時在現場進行。校驗時要求環境溫度15～35℃， 相對濕度 45%～75%[4]。 如果 現場不能達到要求，將直接影響校驗結果。因此，校驗人員進行工作前，需要了解現場的工作環境，若有影響量（如溫度、 濕度、 工作電源電壓等）超過了規程所允許的使用范圍極限，則不宜進行檢驗。如必須進行校驗，得到的數據只能作為參考或與運行工作狀態下進行比較，不能代替規程中規定的周期校驗。

3 交流采樣測量裝置的基本誤差校驗

下面采用 CL301V2 作為標準檢定裝置， 舉例說明實際操作過程中交流采樣測量裝置的誤差檢驗過程。

3.1 連接施加的標準電流、 電壓源回路

嚴格遵守作業指導書，將電壓、電流連接導線接入被檢驗單元回路側的端子排，要保證連接牢固接觸良好。與交流采樣測量裝置的電流電壓二次回路應完全脫離，有可靠明顯的斷開點。

3.2 連接與設置 RTU、標準檢定裝置

如采用串口， 需要對匹配的 COM 設置波特率、檢驗位、協議；若采用網絡口，則需要設置端口號（一般主站為 2404）、 IP 地址（處理器的裝置 IP 地址）與掩碼等， 校驗前先測試三者間的通信是否正常，圖2為通信設置及測試界面。

圖2 通信設置及測試界面

3.3 錄入參數

輸入標準裝置與被測交流采樣測量裝置的技術參數，如串號、型號、線路號、準確度、測量檢定的環境參數、RTU 參數等，圖3 為參數錄入界面。

3.4 設置通信規約

根據現場交流采樣測量裝置的廠家類型及所采用的通信規約，進行正確的設置。現場常用的通信規約參數配置整理如表1所示。

圖3 參數錄入界面

表1 不同通信規約與 CL301V2 檢定裝置的參數設置

3.5 設置檢定點

即對交流采樣測量裝置的誤差檢定點進行設置。一般按等分原則選取。電流、電壓、頻率、相位角和功率因數基本誤差檢驗，檢驗點應不少于6點，通常取 6點。對有功功率和無功功率（單向）， 選取 6 個檢驗點， 還應增加被測量范圍的中心值及功率因數影響值。

3.6 校驗

接線和設置全部完成檢查無誤后，可以開始檢驗。輸出過程中最好不要強行退出，否則會影響標準源的輸出控制。測試過程中，可以監測通信口數據， 查詢 CL301V2 與 RTU，檢驗裝置通信的情況，及時對異常情況進行監視判斷。

[1]Q/GDW 140-2006 國 家 電 網 公 司 企 業 標 準 交 流 采 樣測 量 裝 置 運 行 檢 驗 管 理 規 程[S].2006.

[2]沈 金 官 .電 網 監 控 技 術 [M].北 京 ： 中 國 電 力 出 版 社 ，1997. [3]趙修民.測量用互感器[M].北京：機械工業出版社，1986. [4]DL/T 630 中 華 人 民 共 和 國 電 力 行 業 標 準 交 流 采 樣 遠

動 終 端 技 術 條 件[S].1997.

（本文編輯：楊 勇）

Study on Field Verification of AC Sam p ling M easurement Unit

ZHANG Jing
（Zhejiang Guohua Yuyao Fuel Gas Power Generation Co.， Ltd， Yuyao Zhejiang 315400， China）

AC samplingmeasurement unit based on digital technique has been extensively employed in protection of power plants and substations， telecontrolmeasurement and control system.The paper introduces working principle of AC samplingmeasurement unit and the error source aswell as precautions in field verification of AC samplingmeasurementunit； italso illustrates verification of intrinsic errors.

AC sampling； measurement unit； field verification

TM933

： B

： 1007-1881（2012）11-0000-03

2012-01-13

張 靜（1977-）， 女， 廣西昭平人， 助理工程師，從事發電廠測量技術工作。