智能變電站電子式互感器試驗方法的探討與實踐

王曄 傅振宇 陳麗娟 郭賑夏

摘要：互感器作為電力系統(tǒng)最主要的供電設(shè)備之一，其可靠運行程度直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。互感器試驗是互感器極性、變比、精度的重要檢測手段。隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的提高，智能變電站技術(shù)日臻成熟，電子式互感器已經(jīng)取代傳統(tǒng)互感器，實現(xiàn)了數(shù)字化與智能化，為建設(shè)智能電網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)遼寧220kV馬山智能變電站羅氏線圈原理的電子式互感器的現(xiàn)場應(yīng)用情況，對互感器試驗方法進行探討與實踐，驗證該方法的通用性、可行性和精確性是討論的重點。

關(guān)鍵詞：智能變電站;電子式互感器;比差;角差;合并單元

中圖分類號：TM63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0190-02

一、研究背景

智能變電站由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備組成，建立在IEC61850通信規(guī)約基礎(chǔ)上。[1]電子式互感器分屬智能化一次設(shè)備。電子式互感器的定義如下：一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。在數(shù)字接口的情況下，一組電子式互感器共用一臺合并單元完成此功能。[2]電子式互感器分類如圖1所示。

雖然電子式互感器種類很多，但是無論采用哪種原理，其試驗方法是一致的。通常利用與標(biāo)準(zhǔn)源測量結(jié)果進行比較后修正電子式互感器參數(shù)使得極性、變比、精度滿足要求。

二、電子式互感器

1.結(jié)構(gòu)組成

以220kV馬山智能變電站采用的有源羅氏線圈互感器為例說明，如圖2所示，其優(yōu)點是精度高、無飽和、無二次開路、體積小、重量輕等。采集量經(jīng)過雙A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了高精度、低誤差的信息傳送，保證了電能計量、測控與保護功能的準(zhǔn)確實現(xiàn)。

2.工作原理

工作原理如圖3所示，電子式互感器由分壓電容、遠動模塊、取能線圈和計量、測量、保護用線圈以及相關(guān)組件組成。通過光纖傳給合并單元，再傳給計量、測量、保護裝置。其中的羅氏線圈出廠后變比固定，但是經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換之后變?yōu)閿?shù)字量，轉(zhuǎn)換過程可以進行設(shè)置，也就是可以修改變比，所以與傳統(tǒng)線圈相比已經(jīng)沒有了變比的概念，變比成為一個單純用于計算的參量[3]，可以稱它為“軟變比”。

三、工程實例

1.電壓互感器（EVT）試驗

EVT試驗方法如圖4所示，測量儀器為南京南瑞生產(chǎn)的PCS-221電子式互感器校驗儀。方法主體思想是通過比較傳統(tǒng)PT（標(biāo)準(zhǔn)PT）和EVT的測量結(jié)果來驗證EVT極性和精度[4]。

試驗過程如下：通過高壓試驗變壓器升壓，加高壓于母線上。標(biāo)準(zhǔn)PT、EVT分別掛接在母線上進行電壓測量。標(biāo)準(zhǔn)PT要可靠接地，接1a、1n兩相，經(jīng)TV100-B4精密電壓變送器將100V左右電壓轉(zhuǎn)換為4V左右的電壓，然后傳給模擬量輸入插件。EVT經(jīng)合并單元將測量量傳給數(shù)字量輸入插件。電源輸入用于外接電源，網(wǎng)口用于下載配置。測量與比較結(jié)果通過電子式互感器校驗儀窗口顯示。實際測量結(jié)果比較如表1，一個標(biāo)準(zhǔn)PT測量值對應(yīng)兩個EVT測量值是因為雙A/D采集，220kV電壓等級每相對應(yīng)兩個值是因為雙合并單元配置。比差和角差為標(biāo)準(zhǔn)PT測量值與EVT測量值比較得來，可以通過儀器直接讀數(shù)，讀數(shù)存在瞬時飄變現(xiàn)象，與理論計算有一定偏差。

表1 電壓互感器實際測量結(jié)果比較（選取2個間隔為例）

間隔名稱 相別 施加電壓（V） 標(biāo)準(zhǔn)PT測量值（V） EVT測量值（V） 比差（%） 角差（分）

220kV

I母PT A 7000 7084 7134 -0.400 4.56

7134 -0.450 3.91

B 7000 7050 7080 -0.260 4.87

7080 -0.270 3.22

C 7000 7154 7145 -0.267 2.75

7145 -0.277 2.82

220kV

II母PT A 7000 6942 6924 -0.130 5.19

6936 -0.260 8.06

B 7000 7005 7000 -0.160 3.67

6997 -0.190 8.92

C 7000 7200 7195 -0.030 6.50

7194 -0.020 6.90

2.電流互感器（ECT）試驗

ECT試驗方法與EVT試驗方法基本相同，高壓試驗變壓器改為大電流發(fā)生器，標(biāo)準(zhǔn)PT改為標(biāo)準(zhǔn)CT，TV100-B4精密電壓變送器改為5A/4V的電流變換器。試驗時要注意標(biāo)準(zhǔn)CT的P1、P2極性不要接反，以及防止CT二次開路問題。

實際測量結(jié)果比較如表2，一個標(biāo)準(zhǔn)CT測量值對應(yīng)三個ECT測量值是因為保護雙A/D采集而測控單A/D采集，220kV電壓等級每相對應(yīng)兩個值是因為雙合并單元配置。

3.數(shù)據(jù)分析

通過對以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，角差數(shù)值沒有上萬說明極性正確。但是測量結(jié)果與預(yù)期值存在一定差距，部分測量值已經(jīng)超過國標(biāo)，貌似精度不夠。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求66kV電壓等級，比差絕對值≤0.35%，角差絕對值≤10分;220kV電壓等級，比差絕對值≤0.20%，角差絕對值≤10分。例如實際效驗中，PT測量的相角差達到23.37′、-34.00%，CT測量的測控用線圈角差達到22.33′、保護用線圈比差達到20.00%。測量方法是否存在問題，EVCT是否精度不夠？答案當(dāng)然不是，因為EVCT出廠時只是粗略校準(zhǔn)，最后校準(zhǔn)就是通過上訴方法試驗，對于存在偏差的EVCT需要進行系數(shù)校正。以上數(shù)據(jù)正是其系數(shù)校正的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論與展望

電子式互感器無論原理如何，試驗方法具有通用性。本文通過對羅氏線圈互感器現(xiàn)場試驗證明了方法的可行性和精確性，測量結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)具有一定參考價值，為日后新方法的研究積累了第一手資料。

智能電網(wǎng)以及智能變電站已經(jīng)不再是書面上的一個概念，它已經(jīng)真真切切應(yīng)用于實際當(dāng)中。電子式互感器作為智能變電站的一個重要設(shè)備，其試驗也同樣至關(guān)重要，相信新的、更科學(xué)、更精確的試驗方法將誕生，共同推進智能電網(wǎng)發(fā)展水平。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]IEC/TC38互感器技術(shù)委員會.IEC 60044-8-2002 第8部分：電子式電流互感器，2002：4.

[3]何衛(wèi).我國數(shù)字化變電站發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].賽爾電力自動化，2010，80（12）：1-29.

（責(zé)任編輯：王祝萍）