朱勝龍 陳貴亮 張佳慶 鄭 浩 曹元遠(yuǎn)

（1. 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，合肥 230601；2. 國網(wǎng)安徽省電力公司滁州供電公司，安徽 滁州 239000；3. 國網(wǎng)安徽省電力公司，合肥 230061）

220kV泓濟(jì)變位于安徽省滁州市，是安徽省首座新一代智能變電站。目前，該變電站已經(jīng)將電子式互感器全面普及，包括全光纖電子式電流互感器和電子式電壓互感器。而電子式電壓互感器不可利用傳統(tǒng)檢測(cè)方法校驗(yàn)，因此，研究電子式電流、電壓互感器的校驗(yàn)方法是十分必要的，在新一代智能變電站調(diào)試中具有重要意義[1]。

1 電子式互感器的工作原理

1）該變電站安裝的電流互感器是全光纖電子式的。這種電子式電流互感器采用新開發(fā)的光學(xué)電子式測(cè)量用傳感器，該互感器的光路為全光纖式，設(shè)計(jì)制造原理為磁-光效應(yīng)與安培環(huán)路定理，其工作原理如下：基于法拉第磁光效應(yīng)，電流光纖敏感環(huán)中的光束受到電磁場(chǎng)作用后，產(chǎn)生偏振返回光電模塊，光電模塊根據(jù)偏振角度計(jì)算一次電流值大小。電流值以數(shù)字信號(hào)模式傳輸至合并單元，由合并單元將電流值以IEC 61850協(xié)議傳輸至測(cè)量、保護(hù)和計(jì)量等裝置[2]。具體工作原理如圖1所示。

2）該變電站使用電子式電壓互感器進(jìn)行電壓檢測(cè)，其工作原理如下：①利用電容分壓裝置實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的獲取、處理和識(shí)別；②利用遠(yuǎn)端模塊將電壓信號(hào)進(jìn)行全方位處理并以光信號(hào)輸出至合并單元；③由合并單元將計(jì)量、保護(hù)和測(cè)控等裝置[2]。具體工作原理如圖2所示。

圖1 電子式電流互感器工作原理圖

圖2 電子式電壓互感裝置工作原理圖

2 電子式互感器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

電子式互感器有別于傳統(tǒng)互感器的檢測(cè)方式，這是由其輸出信號(hào)的特性所決定的[3]。下面就電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)極性檢查和誤差測(cè)試兩方面進(jìn)行討論。

2.1 極性檢查

1）電子式電流互感器的極性檢查

眾所周知，傳統(tǒng)式的電流電感器是基于電磁感應(yīng)定律進(jìn)行工作的，其電壓、電流、能量的變化都是基于一、二次側(cè)通過相同磁通量鏈路而產(chǎn)生的，因此，在相關(guān)工作中，可采取干電池“點(diǎn)極性法”進(jìn)行極性檢查。而電子式電流互感器的數(shù)字量輸出使得一般儀表不能對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，極性校驗(yàn)需采用新的方法。

隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，目前在相關(guān)工作中通常使用大功率直流源加至被校驗(yàn)電子式互感器兩端，取代傳統(tǒng)極性校驗(yàn)的“點(diǎn)極性法”進(jìn)行檢驗(yàn)工作，輸出的相關(guān)數(shù)據(jù)信息則采用專門的系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)化的全方位整理和分析[4]。大功率直流源可以是具有大功率直流電流輸出的繼電保護(hù)測(cè)試儀，也可以是便攜式大功率直流恒流源。

現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)接線圖如圖3所示。

圖3 極性檢測(cè)接線原理圖

將大功率直流源 DC正極和電子式互感器的一次側(cè)P1相連，把大功率直流源DC負(fù)極與電子式互感器的一次側(cè) P2相連。同時(shí)，將大功率直流源 DC的輸出保持在一定的范圍內(nèi)，并利用電子式互感器校驗(yàn)儀接入合并單元，以校驗(yàn)電子式互感器極性是否正確，此法為直流法。

2）電子式電壓互感器的極性檢查

一般情況下，PT的極性檢查與CT的極性檢查的方式方法類似，是通過施加直流電壓的方式來進(jìn)行測(cè)定。

3）極性調(diào)整手段

在檢測(cè)的過程當(dāng)中，工作人員若發(fā)現(xiàn)裝置存在極性錯(cuò)誤，就需要在第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。并且，值得注意的是，在調(diào)整過程中，不可更改二次輸出接線（電子式互感器二次輸出為數(shù)字信號(hào)，二次側(cè)只有光纖，所以不能更改二次輸出接線來改變極性），只可更改互感器一次接線（即將互感器一次側(cè)本體旋轉(zhuǎn)180°，或?qū)⒒ジ衅鞯囊淮谓泳€顛倒，如原來互感器一次側(cè)P1級(jí)朝向母線，需要改變?yōu)橐淮蝹?cè)P2級(jí)朝向母線），或修改數(shù)據(jù)采集模塊、合并單元、后端應(yīng)用等相關(guān)的數(shù)據(jù)處理算法來改變其極性。

但是對(duì)電子式 CT而言，以上的幾種處理方法也存在一定的弊端，例如，改變互感器一次接線過程較為復(fù)雜，而修改合并單元或后端應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理算法亦會(huì)對(duì)今后的檢修和設(shè)備更換工作帶來難度，基于此，可修改電子式 CT數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)處理算法，進(jìn)而達(dá)到更高效、便捷的改變極性的需求[5]。

對(duì)于電子式PT，一般通過修改合并單元數(shù)據(jù)處理算法來改變極性。

2.2 誤差測(cè)試

在工作中，若相關(guān)的電子式電流、電壓互感器為新購入或新維修的，則需工作人員對(duì)其進(jìn)行誤差測(cè)試[6]。

1）電子式電流互感器誤差檢測(cè)

對(duì)電子式電流互感器應(yīng)利用電流發(fā)生器（升流設(shè)備）、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、校驗(yàn)儀等設(shè)備按照?qǐng)D4進(jìn)行一次通流測(cè)試。

圖4 誤差檢測(cè)接線原理圖

根據(jù)圖4所示，電流發(fā)生器經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器接入電子式電流互感器，電子式互感器校驗(yàn)儀接入電子式互感器的合并單元和標(biāo)準(zhǔn)電流互感器。調(diào)節(jié)電流發(fā)生器分別升流至1%（對(duì)S級(jí)）、5%、20%、100%和 120%額定電流，校驗(yàn)儀將檢測(cè)到的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器輸出的電流值（真值）和電子式電流互感器輸出的電流值（測(cè)量結(jié)果）通過數(shù)據(jù)線傳輸至上位機(jī)進(jìn)行比對(duì)分析。

在測(cè)試過程中，要始終嚴(yán)格把控，檢測(cè)1%（對(duì)S級(jí)）、5%、20%、100%和120%額定電流時(shí)的測(cè)量結(jié)果偏離真值的程度，檢測(cè)額定一次電流之下的標(biāo)準(zhǔn)差[6]。

2）電子式電壓互感器誤差檢測(cè)

對(duì)電子式電壓互感器應(yīng)利用工頻調(diào)壓器、標(biāo)準(zhǔn)互感器、校驗(yàn)儀等設(shè)備按照?qǐng)D5進(jìn)行誤差檢測(cè)[7]。

圖5 誤差檢測(cè)接線原理圖

根據(jù)圖5所示，工頻調(diào)壓器并接在標(biāo)準(zhǔn)互感器和電子式電壓互感器的兩端，電子式互感器校驗(yàn)儀接入電子式互感器的合并單元和標(biāo)準(zhǔn)互感器。調(diào)節(jié)工頻調(diào)壓器升壓，校驗(yàn)儀將檢測(cè)到的標(biāo)準(zhǔn)互感器輸出的電壓值（真值）和電子式電壓互感器輸出的電流值（測(cè)量結(jié)果）通過數(shù)據(jù)線傳輸至上位機(jī)進(jìn)行比對(duì)分析。

對(duì)電子式電壓互感器進(jìn)行誤差檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按照表1所列條件進(jìn)行。

表1 誤差檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

按上述方法測(cè)試出電子式互感器的運(yùn)行狀態(tài)，再根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)確定其是否滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求，如不滿足再進(jìn)行處理，以確保其安全運(yùn)行[8]。

3 現(xiàn)場(chǎng)需注意的問題

1）校驗(yàn)儀是否接入合并單元的問題

一般情況下，在進(jìn)行電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，工作人員會(huì)使用合并單元，也可不使用合并單元，進(jìn)行接線工作。

在不使用合并單元進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，工作人員會(huì)把控制系統(tǒng)輸出的模擬量直接接入校驗(yàn)儀。

而在使用合并單元進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，控制系統(tǒng)輸出的模擬量首先要經(jīng)過合并單元轉(zhuǎn)換作數(shù)字量，再接入校驗(yàn)儀。

目前現(xiàn)場(chǎng)一般采用使用合并單元進(jìn)行校驗(yàn)的方法。

2）校驗(yàn)過程中的對(duì)時(shí)問題

現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，使用合并單元時(shí)，有兩種對(duì)時(shí)方式：①固定延時(shí)方式，②采用外部同步方式[9]。

采用固定延時(shí)方式時(shí)，無需接對(duì)時(shí)線，利用校驗(yàn)儀和合并單元自身固有時(shí)鐘進(jìn)行校驗(yàn)。

在采用外部同步方式時(shí)，對(duì)時(shí)光纖是接線環(huán)節(jié)中被利用到的一種必不可少的材料。在實(shí)現(xiàn)同步對(duì)時(shí)的同時(shí)，相關(guān)工作人員需將電子式電流、電壓互感器接口裝置的時(shí)鐘輸入端口和校驗(yàn)儀的時(shí)鐘輸出端口用該光纖連接。校驗(yàn)時(shí)，若未檢測(cè)到相關(guān)內(nèi)部同步信號(hào)，則需利用外部信號(hào)進(jìn)行替代。

目前現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)一般采用外部同步對(duì)時(shí)方式。

4 結(jié)論

近年來，隨著全光纖電子式互感器在智能變電站中逐步應(yīng)用普及，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)極性檢查和誤差測(cè)試就顯得非常必要。目前電子式互感器的生產(chǎn)廠家和型號(hào)較多，現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)方法還沒有實(shí)現(xiàn)完全統(tǒng)一。本文提出的全光纖電子式互感器的現(xiàn)場(chǎng)極性檢查和誤差測(cè)試方法，適應(yīng)了電子式互感器與傳統(tǒng)互感器的變化，滿足了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行極性檢查和誤差測(cè)試的要求，并在220kV泓濟(jì)變新建工程全光纖電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收階段大量應(yīng)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了互感器由于安裝造成的極性、光纖接線問題和誤差精確度問題，保證了該變電站安全順利投運(yùn)，且設(shè)備投運(yùn)至今運(yùn)行良好。此外，本文還提出了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)需注意的問題，以期能為智能變電站中全光纖電子式互感器的驗(yàn)收、調(diào)試工作提供有益參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 白春濤. 數(shù)字化變電站的調(diào)試和校驗(yàn)[J]. 電工電氣,2013(1): 50-52.

[2] 姚寧. 電子式互感器的原理及應(yīng)用[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2013(4): 189-191.

[3] 卜強(qiáng)生, 王建明, 袁宇波. 電子式互感器極性校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 江蘇電機(jī)工程, 31(5): 32-35.[4] 王裕喜. 電流互感器變比和極性的測(cè)試方法[J]. 云南水力發(fā)電, 2008(6): 103-105.

[5] 于旭, 姜瀚書, 王漢杰. 電子式電流互感器測(cè)試方法研究[J]. 吉林電力, 2014(1): 37-40.

[6] 曹建. 全光纖電流互感器在 GIS中的應(yīng)用[J]. 電工電氣, 2012(2): 48-50.

[7] 周開友. 光電式電流互感器試驗(yàn)方案研究[J]. 山區(qū)開發(fā), 1989(4): 66-67.

[8] 胡適宜. 樹立“實(shí)化”安全管理理念強(qiáng)化安全文化落地[J]. 植物學(xué)報(bào), 1997(1): 3-8.

[9] 侯曉鳳. 電子式電流互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用芻議[J]. 科協(xié)論壇: 下半月, 2010(11): 22-24.