電子式互感器誤差校驗(yàn)綜述

李廣山　劉衛(wèi)新　尹文慶　潘霞

摘 要：電子式互感器是數(shù)字化變電站的重要部件，其誤差校驗(yàn)不同于傳統(tǒng)互感器，本文對(duì)電子式互感器原理進(jìn)行了闡述，將電子式互感器與傳統(tǒng)互感器進(jìn)行了誤差對(duì)比分析，介紹了當(dāng)前電子式互感器校驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：電子式互感器；合并單元；數(shù)字計(jì)量；誤差校驗(yàn)

隨著智能電網(wǎng)的大力發(fā)展，傳統(tǒng)互感器在智能電網(wǎng)自動(dòng)化、互動(dòng)化、信息化需求方面已經(jīng)略顯不足，電子式互感器體積小、沒有電磁飽和、頻帶響應(yīng)寬、絕緣可靠，便于向數(shù)字化、微機(jī)化發(fā)展，將會(huì)在數(shù)字化變電站中廣泛應(yīng)用。

電子式互感器輸出大部分是數(shù)字信號(hào)，而與其作比較測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)器卻是輸出模擬量的電磁互感器，而且角差的形成受數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間和處理時(shí)間影響，不同于傳統(tǒng)互感器一、二次相位移相減即角差，目前全國(guó)各地紛紛建設(shè)智能變電站，但采用數(shù)字計(jì)量還處于研究階段，對(duì)電子式互感器的校驗(yàn)方法也一直是研究的熱點(diǎn)。

1 電子式互感器原理

1.1 電子式互感器分類

電子式互感器按一次傳感單元是否需要供電一般分為有源型和無(wú)源型，有源型電子式互感器利用電磁感應(yīng)原理變換被測(cè)信號(hào)[1]，無(wú)源型電子式互感器應(yīng)用的是磁光效應(yīng)原理，傳感頭采用塊狀玻璃或全光纖，不需供電電源，又稱光學(xué)互感器。

1.2 電子式互感器基本原理

電子式互感器可大致分為本體和合并單元兩部分，本體包括一次傳感器、一次轉(zhuǎn)換器、傳輸系統(tǒng)、二次轉(zhuǎn)換器等，一次傳感器作用是將一次大模擬量轉(zhuǎn)換成小模擬信號(hào)，該小模擬信號(hào)與一次信號(hào)成線性關(guān)系，一次轉(zhuǎn)換器將該模擬小信號(hào)進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換為適合光纖傳輸?shù)男盘?hào)，通過(guò)光纖傳輸給二次轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，或直接輸出模擬信號(hào)。合并單元是用來(lái)對(duì)二次轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元，其主要功能是同步采集多路電子式互感器輸出的數(shù)字信號(hào)后按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式發(fā)送給保護(hù)、計(jì)量等設(shè)備[2]。電子式互感器基本原理如圖1.1。

1.3 電子式互感器優(yōu)勢(shì)

相比于傳統(tǒng)電磁互感器，電子式互感器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）電子式互感器采用光纖傳輸信號(hào)，不會(huì)產(chǎn)生采用電纜傳輸時(shí)的附加誤差，準(zhǔn)確等級(jí)提高。

2）電磁式互感器的一次側(cè)與二次側(cè)之間通過(guò)鐵芯耦合，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且具有電磁飽和和鐵磁諧振問(wèn)題。而電子式互感器將高壓側(cè)信號(hào)通過(guò)傳感器變換后通過(guò)光纖傳遞到二次側(cè)，將高低壓完全隔離，且二次短路或開路不會(huì)給設(shè)備和人身產(chǎn)生危險(xiǎn)，提高了安全性，由于無(wú)鐵芯，亦沒有電磁飽和等問(wèn)題。

3）電磁飽和會(huì)影響測(cè)量范圍，電子式互感器比傳統(tǒng)電磁互感器測(cè)量范圍寬。

4）電子式互感器不充油，不會(huì)有易燃易爆問(wèn)題。

2 電子式互感器誤差

2.1 傳統(tǒng)互感器誤差

互感器比差為二次有效值乘額定變比，與一次有效值的差值，再與一次有效值之比的百分?jǐn)?shù)?；ジ衅鹘遣顬槎涡盘?hào)相位與一次信號(hào)相位之差。

傳統(tǒng)互感器誤差受鐵芯材料、二次負(fù)荷大小及性質(zhì)、電網(wǎng)頻率影響，鐵芯材料磁導(dǎo)率越大，誤差越小，二次負(fù)荷越大誤差越大，頻率增大時(shí)互感器誤差降低。

2.2 電子式互感器比差

電子式電流互感器輸出為模擬量時(shí)，比差形式與傳統(tǒng)電磁互感器相似，差別在于電子式電流互感器和電子式電壓互感器二次側(cè)均為小電壓信號(hào)。輸出為數(shù)字量時(shí)，二次信號(hào)為數(shù)字量所對(duì)應(yīng)模擬量大小。

2.3 電子式互感器角差

對(duì)于電子式互感器，由于數(shù)據(jù)處理和傳輸需要時(shí)間，這個(gè)延時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相位差，不能將二次相位移減一次相位移的相位差當(dāng)做電子式互感器角差，還應(yīng)減去因額定相位差和額定延時(shí)時(shí)間產(chǎn)生的偏移量。

3 電子互感器的誤差校驗(yàn)方法

3.1 傳統(tǒng)互感器校驗(yàn)方法

傳統(tǒng)互感器校驗(yàn)常用測(cè)差法，需要互感器校驗(yàn)儀、被測(cè)互感器、標(biāo)準(zhǔn)互感器、升流或升壓器、負(fù)荷箱等，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確級(jí)比被試互感器高2級(jí)時(shí)，即標(biāo)準(zhǔn)互感器實(shí)際誤差小于被試互感器允許誤差1/5，那么標(biāo)準(zhǔn)互感器本身誤差可略去不計(jì)，即二次之差即為被試互感器誤差，接線時(shí)將被測(cè)互感器與標(biāo)準(zhǔn)互感器接成差值回路形式，由校驗(yàn)儀測(cè)出比差和角差。

3.2 電子式互感器校驗(yàn)方法

由于目前電子式互感器的精度尚且不滿足作為標(biāo)準(zhǔn)器，因此在對(duì)電子式互感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，依然由傳統(tǒng)電磁式互感器充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)器[3]。模擬量輸出的電子式互感器校驗(yàn)輸出為小電壓，校驗(yàn)與傳統(tǒng)互感器原理一致，但由于傳統(tǒng)電磁式互感器輸出信號(hào)與電子式互感器輸出模擬信號(hào)差別較大，只有將兩者轉(zhuǎn)換為同種信號(hào)才能進(jìn)行比較，因此或?qū)⒈粶y(cè)互感器輸出數(shù)字量進(jìn)行D/A變換后與標(biāo)準(zhǔn)器比較，或?qū)?biāo)準(zhǔn)器輸出進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后與被測(cè)互感器輸出進(jìn)行比較。前者會(huì)將D/A變換器處理產(chǎn)生誤差疊加到被測(cè)互感器，所以一般采用后者方法。由于要對(duì)兩個(gè)信號(hào)分別采樣同時(shí)輸入校驗(yàn)儀進(jìn)行計(jì)算，時(shí)鐘不同步對(duì)誤差也有影響，目前主要有同步脈沖法和固定延時(shí)法，同步脈沖法通過(guò)同步脈沖進(jìn)行同步采樣，而固定延時(shí)法利用傳輸延時(shí)的固定性進(jìn)行誤差校準(zhǔn)，比較依賴于絕對(duì)延時(shí)，會(huì)受網(wǎng)絡(luò)通訊影響，一般采用同步脈沖法，如圖3.1。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，智能變電站已成為未來(lái)變電站建設(shè)的發(fā)展方向，數(shù)字化計(jì)量是其中的重要部分，電子式互感器有力推動(dòng)了數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展。對(duì)電子式互感器校驗(yàn)方法的研究有利于精確電子式互感器的誤差，推動(dòng)了數(shù)字化電能計(jì)量發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)新疆智能電網(wǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]丁濤，何志強(qiáng)，楊乃貴，等.電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)誤差校驗(yàn)的應(yīng)用研究[J].電測(cè)與儀表，2011，48（11）：29-32.

[2]燕沙.基于以太網(wǎng)的電子式互感器校驗(yàn)方法研究[D].華中科技大學(xué)，2007.

[3]李航康.電子式互感器誤差校驗(yàn)的研究與實(shí)踐[D].華北電力大學(xué)，2013.endprint