變電站交流采樣測量裝置現(xiàn)場校驗研究

王列軍

摘 要：采用數(shù)字技術的基于交流采樣原理的儀表裝置已廣泛應用于電力系統(tǒng)變電站的保護測控裝置、遠動RTU測量裝置、變電站自動化控制系統(tǒng)中，文章介紹了變電站儀器儀表基于交流采樣測的工作原理及絕對和相對誤差來源，提出交流采樣儀表現(xiàn)場校驗的有關問題，以實例分析誤差的來源，介紹了整個誤差的校驗過程。

關鍵詞：變電站儀表；交流采樣；現(xiàn)場準確校驗

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0101-02

交流采樣測量儀表裝置泛指實現(xiàn)變電站內(nèi)一次設備交流模擬量的采樣的站內(nèi)終端、保護測控一體化裝置、電能量采集裝置、廣域向量測量裝置，以數(shù)字信息技術為依托，交流采樣技術已經(jīng)廣泛應用于變電站保護測控系統(tǒng)、自動化監(jiān)控系統(tǒng)、智能組件系統(tǒng)。交流采樣裝置現(xiàn)場精度檢驗已經(jīng)被納入國網(wǎng)公司《采樣裝置現(xiàn)場檢驗規(guī)范》當中，交流采樣裝置精度的好壞，直接影響變電站二次及自動化設備的安全穩(wěn)定運行。

1 交流采樣裝置分析

1.1 交流采樣原理

直流采樣是將交流原始量通過整流成為直流量就行采樣，而交流采用原理是將工頻50 Hz交流量通過采集保持變?yōu)槿蹼娦盘杺魉椭廉數(shù)睾笈_或者遠方監(jiān)控的測量裝置，舉例說明采用二種采用中斷方式，如圖1所示。

由圖1中可以看出，傳統(tǒng)交流采樣是采樣變送器和直流采樣轉(zhuǎn)化終端的組合，將交流量采樣之后再轉(zhuǎn)為直流量，通過整流濾波環(huán)境，之后再進行模擬數(shù)字A/D 轉(zhuǎn)換形成傳輸規(guī)約所要求的數(shù)字量送變電站內(nèi)總控單元，由總控單元傳送到調(diào)控中心主站系統(tǒng)。在交流采樣終端當中，直接將采集到的二次電流、電壓量送到直流采用RTU當中，經(jīng)交流算法計算后后獲得有功功率P，無功功率Q，功率因數(shù)cosΦ等系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)值，通過總控單元將源碼值乘上系數(shù)轉(zhuǎn)換為符合傳送規(guī)約要求的數(shù)值上送至調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)交流采樣存在的問題如下：直流RTU當中整流電路直接影響測量精度，而且整流電路參數(shù)調(diào)整困難性大，整流電路受采樣波形影響大。如果采用交流采用則直接采用交流量瞬時值，以軟件程序設定好的計算代替硬件整流電路，從而采用實時性好、采用效率高、波形相位失真小，適合于多參數(shù)多通道采用。通過在變電站當中應用表明，采用交流采樣測量裝置可以大大提高采樣準確度和采用精度。

1.2 交流采樣存在的誤差

①交流采樣是用離散量代替連續(xù)量，采樣精度直接取決于一周期波形當中的采樣點數(shù)，采樣時間由模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和采樣處理器CPU決定。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化位數(shù)的多少也決定了采樣準確度，轉(zhuǎn)化位數(shù)越多，采樣精度越高。②采樣裝置里面小TA、小TV內(nèi)阻值直接影響采樣精度，小變換器是將大電流、大電壓量變?yōu)槿蹼娦盘枺瑵M足輸入要求。③軟件算法存在一定誤差，由于采樣使用傅里葉積分變換代替連續(xù)積分，算法原理上自然的帶來一些誤差。④環(huán)境因素也會對交流采樣帶來一些誤差，溫度、濕度，都會影響采樣裝置電子元器件的運行環(huán)境，從而影響交流采樣結(jié)果。

2 交流采樣測量裝置校驗注意問題

2.1 不同的通信規(guī)約

由于變電站廠家數(shù)目繁多，裝置種類也是分門別類，較常用規(guī)約有：DISACDT，IEC51850-101，IEC61850-103，1801，N4F，

XT9702，DISA等。即使是同一種規(guī)約，裝置生產(chǎn)廠家和型號的不同，存在一定差異，交流裝置檢驗存在一定難度。為了準確定檢交流裝置，必須明確常用規(guī)約使用方法，了解源碼值含義，系數(shù)功能。

2.2 連接通信接口

交流采樣測量裝置很少配有專門調(diào)試檢驗口。很多時候進行裝置檢驗時候，交流采樣裝置的通信會中斷，檢驗人員需要根據(jù)具體的接口就行一定的轉(zhuǎn)換，RS232轉(zhuǎn)RS485接口，或者RJ-45網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口。

2.3 裝置校準

超出允許誤差的限值，則需要對交流采樣裝置就行現(xiàn)場校準。不同的廠家有不同校準軟件以及計算方法，現(xiàn)在一般使用軟件校準方法，檢驗人員需要熟悉校準軟件使用方法，在檢驗前，應該做好備份，在校驗后，同樣做好備份。

2.4 采樣條件

一些交流采樣裝置的都有采樣條件，比如斷路器分合位置正確才能采樣，控制回路空開正常等，一些交流采樣裝置必須在設備狀態(tài)正確后才進行采樣。檢驗人員必須熟悉裝置使用說明。

2.5 現(xiàn)場校驗時的專業(yè)配合

裝設在變電站過程層、間隔層的交流采樣裝置，大多是繼電保護裝置、自動化裝置、電能量采集裝置公用的，在對交流采樣裝置現(xiàn)場校驗時，盡可能采用離線方式，校驗好沒問題后，再直接下到保護裝置里面，都應考慮是否需要退出相保護開出回路，做好相應安全措施，再就行采樣檢驗。

2.6 裝置現(xiàn)場檢驗環(huán)境

交流裝置校驗一般在開關柜上或者二次屏柜內(nèi)進行，校驗時必須將一次設備停役。環(huán)境溫度要求在15～35 °左右，濕度要求在30%～45%左右。檢驗工作人員員進行校驗工作前，必須嚴格控制現(xiàn)場檢驗環(huán)境，如果溫度、濕度等環(huán)境影響因素超過允許值，檢驗值只能與平時運行值做一對比，作為特定環(huán)境條件下的檢驗參數(shù)。

3 交流采樣測量誤差校驗

3.1 基本誤差檢驗

使用標準源對裝置的電壓、電流、功率等交流量的基本誤差進行檢驗。

①電壓、電流誤差檢驗方法。用標準源在裝置的電壓、電流回路分別施加0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%額定值，分別計算所有測點的基本誤差。所有測點的誤差都需要滿足要求（≤2‰）。

②功率誤差檢驗方法。使用標準源，在裝置三相電壓輸入額定值，功率因數(shù)為1（或0），電流分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%額定值。

cosф=0.5（L）或sinф=0.5（L），電流變化點為：40% In、100% In。

cosф=0.5（C）或sinф=0.5（C），電流變化點為：40% In、100% In。

分別計算所有測點的基本誤差。所有測點的誤差都需要滿足要求（≤5‰）：

誤差計算公式：■×100%

Exc為裝置顯示值；Ex為標準表顯示值；AF為輸出基準值，電壓、電流取額定值，功率為三相總功率額定值。注：所使用的標準源的基本誤差應不大于裝置基本誤差的1/4。

以下以檢驗軟件CL301V2作為標準交流檢驗裝置，舉例說明在實際操作當中出現(xiàn)的誤差分析。

3.2 連接施加的標準電流、電壓源回路

嚴格按照二次檢驗現(xiàn)場作業(yè)指導書，短接電流、電壓端子排外側(cè)，斷開端子排連接線，保證短接可靠，端子排內(nèi)側(cè)和外側(cè)全部斷開。交流采樣裝置和外側(cè)電流、電流回路完全隔離。

3.3 交流采樣裝置配置

如果連接串口就行檢驗，則需要配置一些參數(shù)，如端口號、IP地址、波特率等，線進行驗證端口號連接是否正常。通信設置及測試界面如圖2所示。

3.4 錄入交流采樣裝置相關參數(shù)

輸入檢驗參數(shù)，如型號，PT、CT二次電流、電壓，接線方式等，參數(shù)錄入界面，如圖3所示。

3.5 設置交流裝置通信規(guī)約

根據(jù)現(xiàn)場交流采樣測量裝置的廠家類型及所采用的通信規(guī)約，進行正確的設置。現(xiàn)場常用的通信規(guī)約有IEC60870-5-101，

IEC60870-5-102，IEC60870-5-103，IEC60870-5-104，DNP，DISA-CDT等。

3.6 采樣精度調(diào)試

在我們的實際校驗工作中，嚴格按國家電網(wǎng)公司《交流采樣測量裝置校驗規(guī)范》進行校驗。在校驗原理和接線都正確的情況下，出現(xiàn)某些測試點誤差超差的情況，應進行誤差調(diào)整。很多廠家的裝置都有硬件調(diào)整和軟件補償，前者常常通過電位器調(diào)節(jié)增溢，后者主要是基于微機數(shù)字處理技術對采樣后的數(shù)值進行調(diào)整來實現(xiàn)的，這是一種自動補償方式，通過“特征提取及存儲”技術：輸入標準信號，用偏差特征值提取技術提取特征參數(shù)存儲起來在實時測量時用特征參數(shù)進行補償，以達到高精度交流采樣的動調(diào)校的目的。

我們在采樣裝置的校驗時應注意誤差還與它的校驗時接線方式有關，標準源與被檢采樣裝置接線一致時才能消除三相不平衡產(chǎn)生的影響，除非裝置三相電流、電壓非常平衡，我們做過實驗，南京丹迪克的校驗裝置按三相四線和三相三線輸出，被檢二表法的交流采樣測量裝置功率變化0.5 W左右，說明二種校驗方法會因三相不完全平衡帶來附加誤差。當然就測量誤差而言，三表法比二表法測量誤差要小，只是很多變電所接線已定.不能更改，但標準裝置與被檢交流采樣測量裝置的接線需一致是我們應記牢的。

3.7 交流校驗

參數(shù)設置以及交流輸入接線全部沒問題后開始交流裝置校驗工作。交流檢驗過程中不要斷開連線，查詢相關見過待交流檢驗完畢后再進行。

參考文獻：

[1] 劉連永.試論變電站電氣自動化的系統(tǒng)設計[J].供用電，2004，（5）.

[2] 王少軍，王玉強，陳晨，等.淺析電力系統(tǒng)繼電保護技術的發(fā)展[J].廣東科 技，2008，（22）.