一種光原理電流互感器不停電精度校準方法的研究與應用

史松杰，趙　惠，張武洋，王英明，馬欣彤

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧　沈陽　110006；2.國網物資有限公司，北京　100120)

隨著智能變電站相關技術的迅速發展與應用，智能變電站設備的調試維護越來越被技術人員所重視。傳統變電站的電流互感器主要采用電磁感應原理的電磁式互感器，但隨著智能變電站的推廣，采用磁光感應原理的光原理電流互感器逐步得到應用[1]。光原理電流互感器同傳統電磁性電流互感器相比，具有測量范圍大、高低壓完全隔離、抗干擾能力強以及絕緣簡單等優點。由于光原理電流互感器中，其主要部件為光源和光纖，所以在光原理電流互感器的運行維護過程中對于光源和光纖的處理要具有很高的標準。尤其對于光原理電流互感器在每次維護過后，都需要對維護好的設備進行精度校驗。目前，檢修人員對于光原理電流互感器的精度校驗主要采用一次通流試驗的方式來進行精度校準[2-3]，但一次通流試驗一方面需要將對應線路進行停電，降低了變電站運行穩定性，對該地區負荷造成嚴重影響；另一方面，在利用一次通流試驗進行精度校準過程中需要對一次設備加入大電流，再通過標準互感器采集量判定光原理電流互感器的精度[4]，校準過程中需要投入大量人力和物力，并且通流過程具有一定危險性。

為解決現有技術中光原理電流互感器在運行維護時存在的上述技術問題，本文提出一種光原理電流互感器不停電精度校準方法，該方法可以有效解決傳統光原理電流互感器的精度校準過程復雜、需占用大量人力物力以及設備停電降低變電站運行穩定性的問題。通過該方法代替常規的利用一次通流試驗進行精度校準的方法，有效提高運行維護光原理互感器的工作效率和變電站運行穩定性，同時降低運行維護成本。

1　原理與模型

光原理電流互感器安裝初期，需要通過對一次設備進行通流試驗，來實現光原理電流互感器的精度校準。當光原理電流互感器在光源正常的情況下，其精度可長期保持在較高水平。對于雙套配置的電流互感器，在對其中1套進行維修更換時，可以將另1套作為精度基準，通過比對的方式進行校準[5]。根據這一原理，本文提出了不停電精度校準方法模型，如圖1所示。通過選取雙套設備中另1套未停電設備(單套設備時選取相鄰設備)作為標準參考源，利用便攜式采集裝置同時檢測未停電設備和新安裝設備在不同工作狀態下的數值，再通過互感器廠家提供的參數修改軟件，對新安裝設備在各個狀態值下的誤差進行調整，最終完成新安裝設備的精度校驗。

利用廠家的采集卡數據修改軟件進行采集卡參數修改，修改過程中，保證2套采集卡電流幅值與相角的誤差小于0.02%，比對合格后，再改變負荷，重復之前的比對校核過程，最后經3處以上比對點校準無誤后，可確定新安裝采集卡精度合格，校準過程結束。

圖1 不停電精度校準方法模型

2　具體方案設計

實施步驟如圖2所示。首先確定更換間隔，將此間隔內的雙套采集卡中需更換的1套所對應的線路保護、母線保護退出。保護退出后，通過采集卡與合并單元相互連接的光纖，對待更換的采集卡進行數據備份。備份完成后，開始對需更換的1套采集卡進行更換。

圖2 比對法實施步驟

更換完成后，對新安裝的采集卡進行上電，將備份數據導入到新安裝采集卡內，作為待修改數據。通過2套采集卡對應的合并單元上的光電轉換口，對2套采集卡的實時數據進行監測。該光電轉換口主要為智能變電站內的網絡分析儀輸送數據，對保護的正常運行不會造成影響。

如圖3所示，通過具有核相功能的手持式測試儀(如PAM300光數字萬用表)對2套采集卡輸出數據進行實時比對，比對過程中由現場運行人員負責改變線路負荷，在負荷改變過程中，通過測試儀的核相功能對2套采集卡的輸出數據進行誤差計算。

圖3　具有核相功能測試儀應用接線圖

根據誤差值的大小，利用廠家的采集卡數據修改軟件進行采集卡參數修改。修改完成后，保證2套采集卡電流幅值與相角的誤差小于0.05%，如圖4 所示，比對合格后，再改變負荷，重復之前的比對校核過程，最后經3處以上比對點校準無誤后，可確定新安裝采集卡精度合格，校驗結束。

最后通過查看對應線路保護與母線保護，確定保護采集電流量正確，保護無差流，投入保護，校準結束。

(a)

(b)圖4　精度比較結果

3　應用案例

本文所提出的一種光原理電流互感器不停電精度校準方法在遼寧盤錦220 kV南環變電站光原理電流互感器問題采集卡的更換過程中得到應用。如圖5所示，現場應用不停電校準方法分別對7個間隔、共計15塊的問題采集卡進行了更換。

以其中某一間隔A相I套光原理電流互感器發生故障為例，更換過程如下：

a. 由運維人員申請帶電更換二次采集模塊；

b. 退出I套相關保護(線路、母線)；

c. 通過軟件下載原采集器模塊內參數；

d. 關閉該間隔I套光原理電流互感器二次電源；

e. 更換I套采集器；

f. 投入該間隔I套光原理電流互感器二次電源；

g. 將保存參數下載至新采集器；

h. 將I套MU與II套MU輸出接入PAM300光數字萬用表的光口1和光口2，進入報文分析→F5核相功能→F1填加A相光原理電流互感器通道，得出比值差及相角差，界面如圖6所示；

i. 通過調試軟件對光原理電流互感器極性和誤差進行校正；

j. 在網絡分析儀上，對比I、II套三相波形，確認相序正確；

k. 投入I套相關保護，完成校準過程。

圖5　現場精度校準接線圖

圖6　精度校準比較結果

4　結束語

通過對比對結果分析可知，文中提出的一種光原理電流互感器不停電精度校準方法應用效果良好，有效提高了現場運維工作效率，節約了更換維修時間，大大提高變電站的供電可靠性。此外，文中所提出的校準方法的應用主要針對2次及2次以內精度校準工作，當精度校準工作超過2次以后，精度誤差是否滿足標準不能確定，未來對于如何提高該校準方法在2次以上精度校準工作中的應用還有待繼續研究。