高壓帶電顯示器傳感器作為雙電源電壓采樣信號的探討*

張從柱,樓 平,劉 航,曹建偉

(1.國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司,浙江湖州 313000;2.華北電力大學(xué)電力工程系,北京 102206）

高壓帶電顯示器傳感器作為雙電源電壓采樣信號的探討*

張從柱1,樓 平1,劉 航2,曹建偉1

(1.國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司,浙江湖州 313000;2.華北電力大學(xué)電力工程系,北京 102206）

針對“三雙”電網(wǎng)實(shí)施過程中為節(jié)省資源,利用高壓帶電顯示器傳感器作為雙電源電壓采樣信號的問題,通過理論計(jì)算、工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及配電網(wǎng)今后的發(fā)展趨勢,闡述了高壓帶電顯示器傳感器作為雙電源電壓采樣信號的不足和缺陷,給出了建議采用的方式和措施.

“三雙”;雙電源;帶電顯示器傳感器;采樣信號

“三雙”配電網(wǎng)因能大幅度提高配電網(wǎng)的可靠性而受到電網(wǎng)公司的青睞,目前電網(wǎng)公司也在積極地試點(diǎn)和推廣.配電網(wǎng)建設(shè)已進(jìn)行多年,要全面推廣和應(yīng)用“三雙”配電網(wǎng),必然涉及對現(xiàn)有配電網(wǎng)系統(tǒng)的升級改造.配電網(wǎng)改造一般需要具備以下條件：①具備雙電源的網(wǎng)架;②開關(guān)要具備或能加裝電動操作功能;③要有電流、電壓采樣傳感器以及開關(guān)輔助接點(diǎn)或具備加裝條件.前兩點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)模式上基本沒有什么異議,具備條件最好,不具備條件只能徹底改造;第三點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)時比較理想的方式是本身具備或增加2路PT柜(采用不小于300 VA的PT作為電壓采樣和工作電源使用）,或在有可靠工作電源的前提下采用光PT或小信號PT,以及在饋線端增加采樣CT,采樣CT采用不小于10倍率額定電流,這樣既能保證采集到一定故障范圍內(nèi)的故障電流,又能保證一定的采樣精度.但在實(shí)際的實(shí)施過程中,很多地方用開關(guān)柜本身自帶的帶電顯示器的電壓傳感器作為采樣電壓,用相鄰低壓用戶的電源作為工作電源,這種方式的好處是改造簡單,減少了兩個PT柜,節(jié)省了空間和成本,提高了改造速度.缺點(diǎn)是會影響帶電顯示器的工作效果和壽命,也會影響采樣的準(zhǔn)確性和雙電源功能的實(shí)現(xiàn).

本文就高壓帶電顯示器傳感器作為雙電源電壓采樣信號進(jìn)行闡述和思考.

圖1 高壓帶電顯示裝置原理圖Fig. 1 High- voltage presence indicating system s princinp le diagram

1 高壓帶電顯示器傳感器的電能容量

根據(jù)DL/T538-2006高壓帶電顯示裝置技術(shù)條件的說明,高壓帶電顯示裝置是將高壓帶電體帶電與否的信號傳遞到發(fā)光或音響元件上,顯示或同時閉鎖高壓開關(guān)設(shè)備的裝置,其裝置包括傳感器和顯示器兩個部件.它是用來防止對設(shè)備的誤操作,因此該產(chǎn)品實(shí)質(zhì)是使顯示器發(fā)光或判斷設(shè)備是否帶電,附加功能是增加了高度匹配的核相器.目前市場上大部分傳感器是通過抽取套在帶電導(dǎo)體上的電容棒芯感應(yīng)的部分電壓作為顯示或者閉鎖的電源,其工作原理如圖1所示.

該信號電源的容量非常小,采用常規(guī)測控裝置采樣不僅影響顯示器的正常工作,而且實(shí)際采樣數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確,如原本抽取電壓為85 V或110 V,經(jīng)測控裝置采樣后電壓變?yōu)榇蠹s在20 V左右,甚至沒有了,很顯然信號源電能容量不足.其實(shí)際電能容量究竟有多大,我們以浙江省江山江匯電氣有限公司生產(chǎn)的DXN8B系列帶電顯示器為例,根據(jù)其提供的技術(shù)說明書,選取常用的12 k V電壓等級,抽取電壓110 V,適配電容量115(±15）皮法來計(jì)算傳感器的電能容量[1],采用公式(1）來進(jìn)行計(jì)算：

其中：Q為容量,VAR;C為容值,F;U為電壓,V;f為頻率,HZ.

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(1）得：

由上式可得實(shí)際容量只有0.000-437 VAR,容量非常小.

很顯然,帶電顯示器裝置是一個本身高度匹配的獨(dú)立裝置,并聯(lián)接入采樣裝置將影響其匹配的阻抗,從而影響該裝置的使用效果,同時因?yàn)槠鋷щ娔苋萘亢苄?影響測控裝置的實(shí)際采樣.

2 工程實(shí)施實(shí)際情況

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)施的效果來看,一種是安裝有增強(qiáng)型的帶電顯示器裝置,并接帶有采樣PT的測控裝置,結(jié)果是帶電顯示器不能正常工作(起輝電壓大約90 V）,測控裝置的測量結(jié)果為20 V左右,而實(shí)際抽取電壓為110 V;后經(jīng)幾次改造測控裝置,主要是取消采樣PT,將測控裝置的輸入變成高阻態(tài),經(jīng)幾次提高輸入阻抗,最后變成輸入高阻態(tài)100 MΩ左右,測控裝置的測量結(jié)果在40～50 V左右,帶電顯示裝置起輝電壓在90 V的燈泡換成起輝電壓為30 V的燈泡,系統(tǒng)勉強(qiáng)能正常工作.至于系統(tǒng)長期處于小馬拉大車的狀態(tài)是否影響壽命,目前沒有可靠的、權(quán)威的試驗(yàn)數(shù)據(jù)或運(yùn)行實(shí)踐來證明.另外一種是某國外裝配有某無源電壓帶電顯示裝置的環(huán)網(wǎng)柜,其傳感器電能容量可能更小,可證明的是撥開其屏蔽線周圍有人走動引起電場的變化都能引起其電壓的變化,采樣回路已經(jīng)處于高阻狀態(tài)(大于100 MΩ）,雖然采樣計(jì)算出來的電壓值可以判斷電壓的有無(采樣顯示40 V左右）,但是帶電顯示器卻無法正常工作(需要80 V以上才能起輝）,只能更換整個帶電顯示器裝置,降低起輝電壓才能讓系統(tǒng)正常工作.

以上實(shí)現(xiàn)方式盡管讓系統(tǒng)暫時滿足運(yùn)行需求,但是運(yùn)行的可靠性還需要時間的檢驗(yàn),目前也不能實(shí)現(xiàn)雙電源切換時核相和準(zhǔn)確測量電壓、有功、無功等功能.遇到饋線側(cè)帶有小電源時無法準(zhǔn)確判斷和比較.

3 電網(wǎng)發(fā)展對雙電源切換的新要求

分布式電源系統(tǒng)是未來電網(wǎng)建設(shè)的熱點(diǎn)內(nèi)容之一,各種新能源的并網(wǎng)運(yùn)行需要對電網(wǎng)的準(zhǔn)確監(jiān)測和實(shí)時處理.將來不僅要求能判斷有電與否,還要能判斷潮流方向;不僅要求能核相操作,保證設(shè)備的安全運(yùn)行,還要能實(shí)現(xiàn)實(shí)時同期并網(wǎng).

配電網(wǎng)的自動化、信息化和智能化是未來發(fā)展的趨勢,實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測、實(shí)時分析和及時處理,進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的可靠性,還要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的及時隔離和重構(gòu),要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)首先要求各智能測控單元提供的數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確和豐富.

標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)將來的重要方向,抽象性(系統(tǒng)性）、技術(shù)性、連續(xù)性(繼承性）、政策性等是標(biāo)準(zhǔn)化的基本特性,今后要求配電網(wǎng)建設(shè)按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時很多不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)將被重新改造,造成資源的浪費(fèi).

4 結(jié)語

在雙電源建設(shè)或改造實(shí)施工程中,建立完整的信號采集系統(tǒng)是必要的,能為今后配電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ).雙電源電壓信號的采集可以采用傳統(tǒng)的比較成熟的電壓互感器,既能作為電壓采集信號,也能提供裝置工作的電源;在工作電源有保證的地方,可以采用小型的、新型的、能支持精確采樣的電壓互感器,如目前最新出現(xiàn)的壓電PT等.

[1]DXB8系列戶內(nèi)高壓帶電顯示裝置之電壓指示器技術(shù)說明書[S].2012.

High-voltage Presence Indicating Systems Sensor as Duplicate Supply Voltage Sampled Signal Study

ZHANG Congzhu1,LOU Ping1,LIU Hang2,CAO Jianwei1
(1.Huzhou Power Company,Zhejiang Electric Power Company of the State Grid,Huzhou 313000,China; 2.Department of Power Engineering,Huabei Electrical Power University,Beijing102206,China）

Aiming to coping with the issues of utilizing the high voltage presence indicating systems sensor as duplicate supply voltage sampled signal in order to save the recourses during the implementation of“Three double”grid,the article describes the defects of this application by virtue of theatrical calculation,the practical engineering experience and the anticipation of the grid’s development in the future,accordingly proposes the feasible methods and measures of solving the problems.

“three-double”;duplicate supply;presence indicating systems sensor;sampled signal

TM835.4

A

10091734(2014）02-0036-03

2013-10-20

張從柱,工程師,研究方向：繼電保護(hù)和自動化.E-mail：zhangczz@163.com