陳學(xué)良　陳平

摘 要：電流互感器廣泛用于配電網(wǎng)線路中實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流及零序電流的采集，與配電開關(guān)設(shè)備例如柱上開關(guān)成套設(shè)備、環(huán)網(wǎng)柜成套設(shè)備及故障指示器等配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。由于配電線路負(fù)荷是復(fù)雜多變的，不同季節(jié)，不同時(shí)間段負(fù)荷的波動(dòng)性較大，而且電流互感器一經(jīng)安裝后輸出變比又是固定的。因此只能通過手動(dòng)接線的方式來調(diào)整電流互感器的二次輸出變比，此方法效率低下。負(fù)荷的波動(dòng)不僅使得電流互感器失去其測(cè)量作用，導(dǎo)致線路保護(hù)裝置無法啟動(dòng)，甚至導(dǎo)致配電線路發(fā)生安全事故，影響供電的可靠性。因此，本文從研究電流互感器的工作原理出發(fā)，提出一種10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)方法，對(duì)于配電網(wǎng)發(fā)展具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電流互感器；測(cè)量；保護(hù)；負(fù)荷自適應(yīng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.147

1 引言

電流互感器應(yīng)用于配電線路采集主要有測(cè)量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。測(cè)量用電流互感器采集精度高，但易飽和，采集電流范圍小。保護(hù)用電流互感器采集誤差大，不易飽和，采集范圍為額定電流的10～20倍都能保持良好的線性范圍。通常，這兩種電流互感器獨(dú)立安裝使用，也可以是同一電流互感器多觸頭雙繞組出線，同時(shí)具有測(cè)量及保護(hù)功能，并具備不同的輸出變比。

目前電流互感器都是出廠前設(shè)定好某一變比，使用時(shí)根據(jù)不同的負(fù)荷情況再手動(dòng)調(diào)整其二次出線觸頭，改變其輸出變比。這種依靠人工手動(dòng)調(diào)整其輸出變比的方式工作量大，效率低，還易出錯(cuò)。如果不隨負(fù)荷波動(dòng)及時(shí)調(diào)整其輸出變比又會(huì)導(dǎo)致如下情況，以一種常見的變比為200-400-600/5的多觸頭雙繞組電流互感器為例，其保護(hù)精度為5P10，測(cè)量精度為0.5級(jí)，安裝時(shí)根據(jù)配電線路當(dāng)前負(fù)荷情況（<200A，200A～400A，400A～600A），將電流互感器的變比設(shè)定為200/5或400/5或600/5，保護(hù)電流互感器能在10倍額定電流（<2000A，2000A～4000A，4000A～6000A）情況下能保持線性（精度為5%），測(cè)量電流互感器能在5%～120%（10A～240A，20A～480A，30A～720A）范圍內(nèi)電流采集精度達(dá)到0.5%。

情況1、當(dāng)電流互感器輸出變比設(shè)定在200/5這一檔位，負(fù)荷電流在某一時(shí)段達(dá)到240A以上時(shí)，如果不自動(dòng)及時(shí)調(diào)整電流互感器的輸出變比，配電線路發(fā)生短路故障情況下（2000A～6000A），保護(hù)電流互感器會(huì)因飽和達(dá)不到采集效果，同時(shí)，測(cè)量電流互感器也會(huì)隨著負(fù)荷電流的增大其采集誤差越來越大，測(cè)量精度也達(dá)不到量測(cè)要求，甚至飽和，這時(shí)保護(hù)電流互感器和測(cè)量電流互感器會(huì)同時(shí)失去作用，相應(yīng)的配電開關(guān)設(shè)備失去監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能。

情況2、當(dāng)電流互感器輸出變比設(shè)定在400/5或600/5這一檔位時(shí)，保護(hù)電流互感器在4A或6A以下的負(fù)荷電流因其采集精度問題而采集不到負(fù)荷電流，當(dāng)配電線路在此條件下發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)電流互感器因采集不到配電線路負(fù)荷電流，從而導(dǎo)致相應(yīng)的配電開關(guān)設(shè)備失去接地保護(hù)的作用，當(dāng)負(fù)荷電流在10A～20A或10A到30A時(shí)，測(cè)量電流互感器隨著負(fù)荷電流的變小采集誤差也越來越大，測(cè)量電流互感器也會(huì)失去其作用。

諸如以上情況都是因電流互感器的輸出變比不能隨負(fù)荷波動(dòng)而做出自動(dòng)調(diào)整從而導(dǎo)致配電開關(guān)設(shè)備失去保護(hù)及測(cè)量作用，甚至導(dǎo)致配電線路發(fā)生安全事故，影響供電的可靠性。在當(dāng)前，隨著用電負(fù)荷情況的日趨復(fù)雜和多變，如果電流互感器不能隨負(fù)荷的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整其變比輸出，將會(huì)有很大的安全隱患，相應(yīng)的產(chǎn)品也會(huì)逐漸失去其使用價(jià)值。

2 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法及原理

本論文提出一種10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)方法， 針對(duì)目前配電開關(guān)成套設(shè)備廣泛使用的電流互感器在保護(hù)及測(cè)量方面存在的問題，從影響配電開關(guān)成套設(shè)備實(shí)際測(cè)量及保護(hù)的根本原因出發(fā)，將傳統(tǒng)多觸頭雙繞組電流互感器輸出變比觸頭的狀態(tài)信息接入配電終端中，根據(jù)配電線路負(fù)荷變化情況實(shí)時(shí)控制電流互感器的輸出變比觸頭，從而實(shí)現(xiàn)了配電開關(guān)成套設(shè)備負(fù)荷自適應(yīng)電流采集及保護(hù)。提高了配電開關(guān)成套設(shè)備的采集精度和保護(hù)可靠性 ，增加了電流互感器的使用壽命，減少了配電線路安全隱患，保證了配電開關(guān)成套設(shè)備的產(chǎn)品性能及安全穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖1所示為10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)方法及原理圖，所用的電流互感器為常見的一種三觸頭雙繞組電流互感器，三觸頭分別引出不同的變比端子：600/5、400/5、200/5。每一個(gè)觸頭再引出兩個(gè)繞組，一個(gè)作為保護(hù)采集用，精度為5P10。另一個(gè)作為測(cè)量采集用，精度為0.5級(jí)，此種電流互感器為穿芯式，直接穿過電力電纜線，采集電力線纜上的負(fù)荷電流。與三觸頭雙繞組電流互感器觸頭相接的為三個(gè)大功率繼電器，控制三個(gè)繼電器的帶電狀態(tài)，從而切換電流互感器的輸出變比，當(dāng)KM1、KM3全為0（失電為0，得電為1），KM2為任意狀態(tài)時(shí)（0或1），即配電開關(guān)成套設(shè)備的默認(rèn)狀態(tài)下，電流互感器的輸出變比為200/5。當(dāng)KM1=1、KM2=0時(shí)，KM3為任意狀態(tài)時(shí)（0或1），電流互感器的輸出變比為400/5。當(dāng)KM2=1、KM3=1時(shí)，KM1為任意狀態(tài)時(shí)（0或1），電流互感器的輸出變比為600/5。保護(hù)采集模塊與測(cè)量采集模塊為配電終端一部分，主要接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(hào)（保護(hù)用和測(cè)量用）。

配電終端里CPU的I/O口與三個(gè)繼電器的線圈相接，中間加裝光耦隔離，控制三個(gè)繼電器的通斷狀態(tài)，從而改變電流互感器的輸出變比。同時(shí)，可根據(jù)三個(gè)繼電器的有電無電狀態(tài)判斷電流互感器工作時(shí)的輸出變比。

3 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)判據(jù)和算法

如圖2所示為10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)測(cè)量及保護(hù)判據(jù)和算法示意圖。

（1）當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在200A以下時(shí)，KM1帶電或KM3帶電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM1失電，KM3失電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為200/5。

（2）當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在200A～400A時(shí)，KM1無電或KM2帶電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM1帶電，KM2失電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為400/5。

（3）當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在400A以上時(shí)，KM2無電或KM3無電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM2得電，KM3得電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為600/5。

4 結(jié)論

本論文將傳統(tǒng)多觸頭雙繞組電流互感器輸出變比觸頭的狀態(tài)信息接入配電終端中，根據(jù)配電線路負(fù)荷變化情況實(shí)時(shí)控制電流互感器的輸出變比觸頭，從而實(shí)現(xiàn)了配電開關(guān)成套設(shè)備負(fù)荷自適應(yīng)電流采集及保護(hù)。提高了配電開關(guān)成套設(shè)備的采集精度和保護(hù)可靠性，增加了電流互感器的使用壽命，減少了配電線路安全隱患，保證了配電開關(guān)成套設(shè)備的產(chǎn)品性能及安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：陳學(xué)良（1992-），男，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。