關(guān)于光學(xué)電壓互感器OVT的試驗(yàn)方法研究

王璐++王月強(qiáng)++張金榮++張慧華

摘 要：本文主要從光學(xué)互感器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等入手，根據(jù)其主要的技術(shù)指標(biāo)逐一說(shuō)明其試驗(yàn)項(xiàng)目、方法、標(biāo)準(zhǔn)以及周期，旨在更全面開展設(shè)備驗(yàn)收工作，保障運(yùn)行可靠。文章最后對(duì)光學(xué)電壓互感器在運(yùn)維中的經(jīng)驗(yàn)加以介紹。

關(guān)鍵詞：光學(xué)；電壓互感器；試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0155-03

隨著公司首批智能變電站的落成，與傳統(tǒng)互感器原理完全不同的光學(xué)電壓互感器（OVT）將投入實(shí)際運(yùn)行。但在即將開展的交接試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，目前并未有相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程可以套用（傳統(tǒng)的電磁式VT試驗(yàn)方法完全不法適用于光學(xué)VT設(shè)備，同時(shí)對(duì)光學(xué)VT的各項(xiàng)性能指標(biāo)沒(méi)有相關(guān)的判斷標(biāo)準(zhǔn)）導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)交接過(guò)程中對(duì)該光學(xué)互感器的各項(xiàng)電氣性能無(wú)法做到有效把控。隨著智能變電站的不斷推廣，光學(xué)互感器的投入量也將不斷增加，如何更好整合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，更快掌握相關(guān)核心技術(shù)顯得尤為必要。

光學(xué)電壓互感器目前國(guó)外主要有ABB公司著力研究的逆壓電效應(yīng)型OVT和NxtPhase公司著力研究的泡克爾斯效應(yīng)型OVT，國(guó)內(nèi)目前正處于產(chǎn)品研究狀態(tài)。國(guó)內(nèi)類似設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少，文獻(xiàn)中關(guān)于實(shí)際運(yùn)行中的規(guī)程及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)性內(nèi)容幾乎沒(méi)有，配套的檢定方法、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)程都相對(duì)模糊。

借鑒最近幾座國(guó)內(nèi)新投運(yùn)智能變電站的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)號(hào)稱出廠時(shí)全部合格的電壓互感器有部分存在比較嚴(yán)重的幅值、相位超差現(xiàn)象，后經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)升流、加壓實(shí)驗(yàn)，對(duì)互感器參數(shù)進(jìn)行重新調(diào)校后才滿足運(yùn)行要求。在投運(yùn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一相電子式PT在啟動(dòng)時(shí)一次傳感頭損壞，需要重新更換。投運(yùn)一段時(shí)間以后，又發(fā)現(xiàn)全站的合并單元存在采樣值丟點(diǎn)的問(wèn)題，需要重新升級(jí)程序。因而在目前技術(shù)仍待完善的前提下，掌握相關(guān)試驗(yàn)技術(shù)及方法顯得尤為重要。

1 光學(xué)電壓互感器工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 光學(xué)電壓互感器基本原理

光學(xué)電壓互感器作為一種電子式電壓互感器，采用電光效應(yīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)互感器的電磁感應(yīng)原理，通過(guò)雙偏振光路測(cè)量及高壓等勢(shì)腔等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高壓一次電壓非接觸光學(xué)準(zhǔn)確測(cè)量。

1.2 光學(xué)電壓互感器基本結(jié)構(gòu)

光電壓互感器OVT的傳感單位可直接利用GIS罐體，實(shí)現(xiàn)零電位安裝，不需要獨(dú)立的罐體，可大幅度減少尺寸、降低成本，并具有突出的絕緣優(yōu)勢(shì)，測(cè)量準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.2/3P。不需要分壓直接實(shí)現(xiàn)非接觸高壓電場(chǎng)測(cè)量，具有優(yōu)異的暫態(tài)特性，測(cè)量帶寬一般可達(dá)10kHz。

光電壓互感器的高、低壓側(cè)通過(guò)傳感光纖連接，無(wú)電磁能量傳遞，從根本上實(shí)現(xiàn)高壓光電隔離，解決傳統(tǒng)互感器爆炸、鐵磁諧振、傳統(tǒng)電磁CT二次開路、傳統(tǒng)電磁PT二次短路、傳統(tǒng)電磁CT動(dòng)熱穩(wěn)定等危險(xiǎn)。

同時(shí)，OVT一般均具有自檢功能，可以避免了由于互感器自身故障引起保護(hù)誤動(dòng)作。全自檢功能能夠提供設(shè)備在線監(jiān)測(cè)功能，通過(guò)數(shù)字通信接口，將互感器的運(yùn)行狀況如光源強(qiáng)度、光纖通道狀況、光電單元功耗、系統(tǒng)溫度等參數(shù)發(fā)送到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和日志查詢功能。

2 光學(xué)電壓互感器調(diào)試及測(cè)試技術(shù)

光學(xué)互感器現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目歸納為如下：

（1）準(zhǔn)確度試驗(yàn)；（2）極性試驗(yàn)；（3）外觀檢驗(yàn)；（4）絕緣電阻試驗(yàn)；（5）工頻耐壓試驗(yàn)（與一次設(shè)備的試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行）。

現(xiàn)場(chǎng)主要測(cè)試設(shè)備和工具包括如下：

（1）調(diào)壓器；（2）標(biāo)準(zhǔn)互感器；（3）電子式互感器校驗(yàn)裝置（包括安裝有校驗(yàn)軟件的計(jì)算機(jī)）；（4）兆歐表（5）耐壓測(cè)試儀。

下面將逐一介紹各類試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法。

2.1 準(zhǔn)確度的試驗(yàn)方案

電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試完成后，需根據(jù)準(zhǔn)確度試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確度修正，修正完成后再進(jìn)行準(zhǔn)確度試驗(yàn)驗(yàn)證。圖1為電子互感器數(shù)字輸出校驗(yàn)系統(tǒng)框圖。電子式互感器與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)互感器通過(guò)電子式互感器校驗(yàn)儀比較，判斷二者偏差值來(lái)對(duì)準(zhǔn)確度進(jìn)行校驗(yàn)。

電子式電壓互感器的誤差允許值具體標(biāo)準(zhǔn)見圖2所示。

校驗(yàn)時(shí)的接線圖如圖3所示。具體說(shuō)明：

（1）A、X為電壓互感器一次的對(duì)應(yīng)端子；（2）a、x為電壓互感器二次的對(duì)應(yīng)端子；（3）T0、K0為電子式互感器校驗(yàn)儀上的標(biāo)準(zhǔn)器接口；（4）Rx為電子式互感器校驗(yàn)儀上的被試品數(shù)字量接口。

注意：用于計(jì)量及保護(hù)的電子式電壓互感器，數(shù)字量輸出的數(shù)據(jù)報(bào)文中的每個(gè)電壓通道應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。作一般測(cè)量用0.2級(jí)及以下的電子式電壓互感器，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)誤差測(cè)一次（電壓上升），作測(cè)量用0.1級(jí)電子式電壓互感器，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)誤差測(cè)兩次（電壓上升和下降），并取其平均值作為測(cè)量誤差。測(cè)量用電壓互感器，應(yīng)測(cè)量其在100%額定一次電壓下的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖4為電子式互感器校驗(yàn)裝置典型樣機(jī)，下面介紹裝置面板接線。

（1）裝置前面板接線說(shuō)明：四個(gè)USB接口：可外接鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備；5A輸入端子：接入標(biāo)準(zhǔn)電流互感器輸出的電流信號(hào)；100V輸入端子：接入標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器輸出的電壓信號(hào)，適用于100√3V、100/3V以及100V；UXA輸入端：接入模擬輸出電子互感器的輸出信號(hào)；SYN輸出端：輸出同步秒脈沖；UxD輸入端：接入合并單元的輸出信號(hào)。

（2）裝置背面板接線說(shuō)明：“IN”端口是ST光纖輸入端口，用于接收秒脈沖外部同步輸入信號(hào)?！癘UT”端口BNC輸出端子，用于輸出秒脈沖同步輸入信號(hào)，與前面板SYN輸出端同步，在需要電信號(hào)同步的情況下使用?！懊}寬”端口是校驗(yàn)儀內(nèi)部同步秒脈沖的脈寬調(diào)節(jié)端口。同步輸入輸出切換開關(guān)，在使用外部秒脈沖同步時(shí)撥向“IN”端口，使用校驗(yàn)儀內(nèi)部同步秒脈沖時(shí)撥向“OUT”端口。

電子式互感器數(shù)字輸出校驗(yàn)裝置的常見軟件界面如圖5所示，常見的軟件功能和操作說(shuō)明介紹如下：

（1）測(cè)試次數(shù)：選擇進(jìn)行測(cè)試校驗(yàn)的次數(shù)。圖中輸入的測(cè)試次數(shù)為10，系統(tǒng)開始測(cè)試后自動(dòng)運(yùn)行10次測(cè)試并顯示出測(cè)試結(jié)果，如果需要連續(xù)測(cè)試數(shù)據(jù)，則在此輸入負(fù)數(shù)（如-1）即可，由于被檢電子互感器數(shù)字輸出需要外接秒脈沖同步，校驗(yàn)系統(tǒng)也具有相應(yīng)的秒脈沖同步輸入接口，每收到一個(gè)秒脈沖同步信號(hào)顯示比對(duì)數(shù)據(jù)一次。（2）Samples（采樣點(diǎn)數(shù)）：選擇每次比對(duì)數(shù)據(jù)的采樣點(diǎn)數(shù)。如輸入800，則每次比對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)，校驗(yàn)系統(tǒng)將接收到的前800個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。（3）采樣率：選擇數(shù)據(jù)采集卡的采樣速率，即每秒種的采樣數(shù)。此數(shù)據(jù)根據(jù)被檢電子互感器合并單元的采樣率設(shè)定，如被檢產(chǎn)品的采樣率為4k，則此處輸入為4k采樣率，常用的值有4k和10k。（4）Scp（比例因子）：選擇電子互感器數(shù)字量輸出的額定值，默認(rèn)值11585。根據(jù)電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)字量輸出的額定值有幾種選擇，對(duì)OCT的測(cè)量輸出和OVT是2D41H（十進(jìn)制11585），對(duì)OCT的保護(hù)輸出是01CFH（十進(jìn)制463）（range-flag=0）或00E7 H（十進(jìn)制231）（range-flag=1）。對(duì)應(yīng)于被檢產(chǎn)品的數(shù)字量額定輸出，此處填寫相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。（5）Scp cor Out：選擇數(shù)字量額定輸出時(shí)的計(jì)算電壓值如輸入4，則表明數(shù)字量輸出額定值時(shí)，軟件計(jì)算時(shí)將其等效于4V模擬信號(hào)。實(shí)際上，這個(gè)值的設(shè)定是為了被校變比易于理解，即這里的4對(duì)應(yīng)于被校變比分號(hào)后面的值4。（6）互感器類別：選擇互感器的類型：“ECT或不接地EVT”和“接地EVT”。根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的類型，選擇此開關(guān)選項(xiàng)。（7）標(biāo)準(zhǔn)變比：對(duì)于EVT，額定一次電壓經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的輸出電壓為2V（非有效接地）或2√3V（有效接地）。例如，對(duì)于110/3kV產(chǎn)品，則填寫110000：2。同時(shí)，互感器類別設(shè)為接地EVT。（8）被校變比：默認(rèn)值1000：4。這里分號(hào)前的值與標(biāo)準(zhǔn)變比的分號(hào)前一致，分號(hào)后的值與Scp cor Out一致。（9）ChannelA：選擇被檢電子互感器的輸出通道DataChannel1～12。（10）ChannelB：選擇標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的輸出通道。（11）路徑：選擇測(cè)試數(shù)據(jù)波形和比對(duì)結(jié)果的保存路徑。（12）保存方式：選擇測(cè)試結(jié)果為自動(dòng)或手動(dòng)。（13）保存波形：選擇是否保存波形。（14）保存：在手動(dòng)方式保存數(shù)據(jù)時(shí)，單擊此按鈕，即可保存測(cè)試數(shù)據(jù)。（15）初始化：進(jìn)行測(cè)試前，單擊此按鈕，程序初始化設(shè)置的參數(shù)。（16）開始測(cè)試：?jiǎn)螕舸税粹o，程序開始測(cè)試。（17）恢復(fù)波形：將已經(jīng)保存的測(cè)試數(shù)據(jù)重新顯示波形和比對(duì)結(jié)果。（18）退出：?jiǎn)螕舸税粹o，退出運(yùn)行界面。

具體參數(shù)設(shè)置示例：

電子電壓互感器額定一次電壓110√3kV，數(shù)字量輸出的額定值11585。則Scp（比例因子）設(shè)置為11585，Scp cor Out設(shè)置為2，互感器類別選擇“接地EVT”，標(biāo)準(zhǔn)變比設(shè)置為110000：2，被校變比設(shè)置為110000：2。

如測(cè)試結(jié)果不滿足規(guī)程要求，應(yīng)立即要求廠家對(duì)OVT及相關(guān)合并單元進(jìn)行復(fù)測(cè)并消除誤差。

2.2 極性的試驗(yàn)方案

對(duì)電子式電壓互感器一次繞組通以直流電壓如圖6所示，通過(guò)檢驗(yàn)電子式互感器輸出的波形來(lái)實(shí)現(xiàn)極性檢查。

2.3 工頻耐壓試驗(yàn)

按圖7所示標(biāo)準(zhǔn)開展，一般接于母線后與母線同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4 絕緣電阻試驗(yàn)

測(cè)量絕緣電阻應(yīng)使用2.5kV兆歐表，測(cè)量電子式互感器一次對(duì)地以及對(duì)信號(hào)輸出端的絕緣電阻應(yīng)大于500MΩ。

2.5 外觀檢查

如有下列缺陷之一者，需修復(fù)后才予以校驗(yàn)：

（1）沒(méi)有銘牌或銘牌中缺少必要的標(biāo)記；（2）接線端鈕缺少、損壞或無(wú)標(biāo)記；（3）電壓互感器沒(méi)有極性標(biāo)記；（4）多變比互感器在銘牌或面板上未標(biāo)有不同變比的接線方式；（5）嚴(yán)重影響校驗(yàn)工作進(jìn)行的其它缺陷。

2.6 校驗(yàn)周期標(biāo)準(zhǔn)

作測(cè)量用的電子式電壓互感器，可根據(jù)技術(shù)性能、使用的環(huán)境條件和頻繁程度等因素，確定其校驗(yàn)周期。新投運(yùn)的電子式互感器校驗(yàn)周期為1年。電子式互感器在接續(xù)的兩次校驗(yàn)中，其誤差的變化，不得大于其基本誤差限值的2/3。在連續(xù)的兩個(gè)校驗(yàn)周期內(nèi)，其誤差的變化不大于其基本誤差限值1/2的電子式互感器，可適當(dāng)放寬校驗(yàn)周期，一般為2年。

3 光學(xué)電壓互感器運(yùn)維注意事項(xiàng)

3.1 光學(xué)互感器常規(guī)巡視注意事項(xiàng)

（1）檢查設(shè)備外觀無(wú)損傷、無(wú)閃絡(luò)、本體及附件無(wú)異常發(fā)熱、無(wú)銹蝕、無(wú)異響、無(wú)異味。各引線無(wú)脫落、接地良好。（2）采集器無(wú)告警、無(wú)積塵，光纜無(wú)脫落，箱內(nèi)無(wú)進(jìn)水、無(wú)潮濕、無(wú)過(guò)熱等現(xiàn)象。（3）有源式電子互感器應(yīng)重點(diǎn)檢查供電電源工作無(wú)明顯異常。

3.2 光學(xué)互感器例行試驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）電子互感器投運(yùn)一年后應(yīng)進(jìn)行停電試驗(yàn)。停電試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合制造廠有關(guān)規(guī)定和要求。（2）電子互感器檢修維護(hù)應(yīng)同時(shí)兼顧合并單元、交換機(jī)、測(cè)控裝置、系統(tǒng)通信等相關(guān)二次系統(tǒng)設(shè)備的校驗(yàn)。（3）電子互感器檢修維護(hù)時(shí)，應(yīng)做好與其相關(guān)聯(lián)保護(hù)測(cè)控設(shè)備的安全措施。（4）電子式電壓互感器在進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)防止內(nèi)部電子元器件損壞。

3.3 光學(xué)互感器故障處理注意事項(xiàng)

電子互感器（采集單元）在處理時(shí)應(yīng)退出對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置的出口軟壓板。常見故障如下：

（1）光電子器件失效：更換光電模塊，并在更換后完成光學(xué)電子式互感器準(zhǔn)確度和極性驗(yàn)證；（2）電源模塊失效：更換電源模塊。（3）通信接口故障：更換通信接口和通信光纖；（4）連接保偏光纖故障：重新熔接保偏光纖。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要從光學(xué)互感器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等入手，重點(diǎn)介紹了光學(xué)電壓互感器的調(diào)試及測(cè)試技術(shù)，其中準(zhǔn)確度的試驗(yàn)方法是常規(guī)電磁型電壓互感器所不具備的，尤其值得關(guān)注。此外，在巡視和維護(hù)中，由于該類型設(shè)備投運(yùn)時(shí)間總體不長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)積累有限，因而也應(yīng)注意及時(shí)總結(jié)。