摘 要：電流互感器在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用空間，例如電流和電壓的一次測(cè)量、計(jì)量和回路安全保護(hù)等，都需要其發(fā)揮作用。當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)體系已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前各地主網(wǎng)架為500 kV變電站，在實(shí)際生產(chǎn)生活中這種類(lèi)型變電站的監(jiān)控功能與調(diào)度功能正起著越來(lái)越重要的作用。在整個(gè)電力分配的調(diào)控體系里，最基本的測(cè)量數(shù)據(jù)是電力參數(shù)。因此，選擇正確的形式測(cè)算電力參數(shù)具有關(guān)鍵性的意義。

關(guān)鍵詞：電流互感器；500 kV變電站；繼電保護(hù)；測(cè)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）04-0017-02

交流采樣具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：采樣的高時(shí)效性、測(cè)量的準(zhǔn)確性、良好的平穩(wěn)性、信息資料的共享性和信息傳遞數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)。它被運(yùn)用在發(fā)電站和變電點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制、繼電維護(hù)、自動(dòng)化體系中。因此，以“采集基本信息資料”為工作目標(biāo)的交流采樣測(cè)定設(shè)備，必須具備很高的準(zhǔn)確度，這一點(diǎn)已經(jīng)受到越來(lái)越多使用者的重視。交流采樣不但有利于提高電能質(zhì)量，同時(shí)又是電能保護(hù)和測(cè)量等工作的前提。在電流互感器的挑選過(guò)程中，還要考慮繼電保護(hù)、電能測(cè)算和自動(dòng)化計(jì)算等因素。

1 問(wèn)題簡(jiǎn)述

500 kV晉中變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用南自公司PS6800系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站監(jiān)視、控制、繼保和自動(dòng)裝置的聯(lián)網(wǎng)。500 kV和220 kV電壓的級(jí)別使用的都是1 A的電流傳感裝備，500 kV輸出線的電流互感裝備維護(hù)和測(cè)量變比都為4 000∶1.

在具體的使用過(guò)程中要先進(jìn)行虛負(fù)載測(cè)試，以達(dá)到要求。對(duì)調(diào)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)、虛負(fù)載的檢查，具體操作過(guò)程必須符合《國(guó)家電網(wǎng)機(jī)構(gòu)交流采樣計(jì)算設(shè)備檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。研究表明，500 kV母線負(fù)荷在具體的工作過(guò)程中無(wú)法平衡，帶有功率的進(jìn)線比出線的數(shù)值要高，最大的差異在51～61 MW之間。通過(guò)檢驗(yàn)可知，候、晉兩回線負(fù)荷較輕，晉中變電站在受端，功率有時(shí)為0.1 MW，有的情況下能夠顯示到20.1 MW，甚至更大的值。當(dāng)這兩條線的負(fù)荷在0.1 MW的情況下，500 kV線進(jìn)出負(fù)載不平衡，差值可達(dá)到50 MW左右。候晉I線、II線測(cè)控裝置三相電流量測(cè)值正常，約20 mA，有功功率量測(cè)值跳變，從0直接跳為0.5 W或者更大，cosΦ約為0.5. 表1為該日候晉I線、II線每隔30 min的遙測(cè)測(cè)量值。

分析特定時(shí)間段的信息可以得出，雙回線的侯村站與晉中站的有功功率總數(shù)值之差為39.60 MW。

2 原因分析

SCS9706交采測(cè)量調(diào)控設(shè)備功率標(biāo)的規(guī)定準(zhǔn)確率為0.50%，由檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，候、晉雙回線調(diào)控裝置的平均差距低于0.50%，正好符合規(guī)定。

2.1 導(dǎo)致誤差的原因

在電力網(wǎng)絡(luò)體系里，設(shè)備問(wèn)題是繼電保護(hù)出現(xiàn)誤差的主要因素，同時(shí)它又受以下幾方面的影響。

2.1.1 鐵芯截面的影響

通常條件下，不斷增大鐵芯截面面積能相應(yīng)地改變鐵芯的磁通密度，同時(shí)可能會(huì)使勵(lì)磁電流數(shù)值不斷下降。在這些客觀條件的作用下，與之對(duì)應(yīng)的角度差值和比值差也會(huì)發(fā)生變化。另外，電流互感設(shè)備里的鐵芯具有的磁通密度數(shù)值弱小，導(dǎo)磁系數(shù)值必然發(fā)生很大的調(diào)整，使其他類(lèi)型電流的數(shù)值也出現(xiàn)縮減，所有的這些條件匯集在一起后必然會(huì)造成誤差。

2.1.2 線圈匝數(shù)的影響

電線環(huán)繞的圈數(shù)也會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的影響，其工作原理是電流互感設(shè)備在磁通密度數(shù)值方面的有效調(diào)整，通過(guò)增加電線環(huán)繞圈數(shù)，使磁通密度值下調(diào)，以此來(lái)降低計(jì)算的失誤率。但是，線圈數(shù)量不斷增加意味著會(huì)增大對(duì)銅的使用量，同時(shí)線路的平穩(wěn)性和負(fù)載量會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。此外，在遇到一些單圈數(shù)電流感應(yīng)設(shè)備時(shí)，采用以上方法卻不能起到預(yù)期效果。

2.1.3 電流頻率變動(dòng)的影響

電流互感設(shè)備工作時(shí)，電流的頻率通常不會(huì)有很大的變化。但是，在電力體系的工作過(guò)程中，如果頻率數(shù)值不斷增加，尤其是在大電流中使用定量電能時(shí)，必須要充分考慮上述條件，才能夠有效地降低鐵芯的磨損、磁通密度的調(diào)控，同時(shí)解決潛在的安全隱患，處理電流傳感設(shè)備問(wèn)題。

2.2 測(cè)量值為0的原因

變電站在具體工作中，會(huì)受諧波等因素的影響，比如投切電容設(shè)備、調(diào)整開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)和處理跳閘等問(wèn)題。所以，在挑選交流采樣裝置時(shí)，必須采用與濾波算法相匹配的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的測(cè)量目標(biāo)。量測(cè)值設(shè)定有閾值，一旦小于該值，則去掉，所以當(dāng)量測(cè)值不足0.50 W時(shí)，會(huì)默認(rèn)為零值。

有功按0.50 W換算到一次值：0.50×1.732 04×500×4/173.206≈10 MW。

從表1中可知，當(dāng)晉中側(cè)有功功率為0的情況下，侯村側(cè)有功功率一般情況下低于10.0 MW，屬于合格范圍之內(nèi)。

2.3 測(cè)量值比對(duì)側(cè)低的原因

在交流采樣的過(guò)程中，有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)都可以通過(guò)電流（I）和電壓（U）測(cè)算的。

在具體的計(jì)算過(guò)程中，若I和U的數(shù)值不高，那么其他因素對(duì)它的影響程度就會(huì)升高。一般情況下是非線性誤差問(wèn)題，且比其他誤差嚴(yán)重。測(cè)量設(shè)備功率要求的精準(zhǔn)度為0.50%，也就是在最大的誤差范圍內(nèi)的測(cè)量。

0.50%的誤差，其二次值的問(wèn)題是0.50%×173.204=0.87.

電流感應(yīng)設(shè)備變比為4 000∶1，該差值折算到一次值為0.87×1.732 04×500×4/173.204=17.4 MW。

從表1中選取7點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得候晉I線晉中側(cè)有功功率為21.17 MW，如果存在最大誤差，則候晉I線晉中側(cè)的有功功率為21.17+17.4=38.57 MW；候晉II線晉中側(cè)有功功率測(cè)定數(shù)據(jù)是29.42 MW，如果存在最大誤差，則候晉II線晉中側(cè)有功功率為29.42+17.4=46.82 MW。最后各個(gè)數(shù)據(jù)合成的最大差是-43.24+38.57-46.94+46.82=-4.79 MW。

考慮兩站之間的距離較遠(yuǎn)，線路損耗包括侯村側(cè)有功值測(cè)量誤差，可以認(rèn)為雙回線路有功功率之合基本為0。通過(guò)以上計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，如果將采樣測(cè)量設(shè)備的誤差計(jì)入，那么有功功率值屬于平衡狀態(tài)。

綜上所述，雖然采樣測(cè)量設(shè)備完全滿足測(cè)量精度的需求，由于電流互感器變比取值過(guò)大，造成負(fù)荷較輕的線路可能出現(xiàn)站內(nèi)母線負(fù)荷不平衡的非正常情況。

3 建議

現(xiàn)階段，隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，500 kV變電站對(duì)1 A的額定二次電流的電流感應(yīng)設(shè)備的使用也越來(lái)越普遍。在確定最終數(shù)值時(shí)，一定要進(jìn)行全面、綜合性的比較。在相同的條件，不同的電壓下電流量也會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題。500 kV的電流數(shù)值與220 kV側(cè)電流中間有很大的差值，因此，在確定電流感應(yīng)設(shè)備時(shí)，必須確定定量的電流值，220 kV側(cè)的取值是4 000∶1，500 kV側(cè)應(yīng)選擇2 000∶1，這樣可以降低失誤率。

對(duì)二次電流采集計(jì)算的交流采樣，算法按采樣的速度和精度區(qū)分，有快速算法和精度較高的算法。就目前我國(guó)實(shí)際情況而言，快速算法被用于繼電保護(hù)系統(tǒng)，高精度算法多被用于測(cè)控裝置。

因此，要區(qū)別對(duì)待測(cè)控裝置電流互感器的變比。為避免出現(xiàn)輕載線路測(cè)量誤差大的問(wèn)題，建議測(cè)量和計(jì)量所用電流互感器變比時(shí)按照需要選取，確保測(cè)量線性區(qū)的測(cè)量精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的重視程度已被提到前所未有的高度。測(cè)量裝置更新?lián)Q代頻繁，類(lèi)型日趨繁雜，不斷有新問(wèn)題出現(xiàn)。因此，需要科學(xué)分析問(wèn)題，保證測(cè)量的準(zhǔn)確、可信度，加強(qiáng)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，合理地控制和管理電能質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：令狐進(jìn)軍（1982—），男，工程師，本科，電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控專(zhuān)業(yè)。

〔編輯：李玨〕

Abstract： The current transformer has a broad application space in the power system， such as current and voltage measurement， measurement and loop security， would require it to play a role. The current electricity network system has been a rapid development， currently around the main grid of 500 kV substation， in real life production monitoring and scheduling functions of this type substations are playing an increasingly important role. In the entire power distribution control system， the basic parameters of the measured data is power. Therefore， choosing the correct measure electrical parameters in the form of crucial significance.

Key words： current transformer； 500 kV substation； relay； monitoring