全光纖電子式互感器現(xiàn)場極性檢查及誤差測試方法

朱勝龍 陳貴亮 張佳慶 鄭 浩 曹元遠

（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)檢測方法校驗，因此，研究電子式電流、電壓互感器的校驗方法是十分必要的，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)電子式測量用傳感器，該互感器的光路為全光纖式，設(shè)計制造原理為磁-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)偏振角度計算一次電流值大小。電流值以數(shù)字信號模式傳輸至合并單元，由合并單元將電流值以IEC 61850協(xié)議傳輸至測量、保護和計量等裝置[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行電壓檢測，其工作原理如下：①利用電容分壓裝置實現(xiàn)電壓信號的獲取、處理和識別；②利用遠端模塊將電壓信號進行全方位處理并以光信號輸出至合并單元；③由合并單元將計量、保護和測控等裝置[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)場校驗

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

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“點極性法”進行極性檢查。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其進行測量，極性校驗需采用新的方法。

隨著科技的進步發(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電子式互感器兩端，取代傳統(tǒng)極性校驗的“點極性法”進行檢驗工作，輸出的相關(guān)數(shù)據(jù)信息則采用專門的系統(tǒng)進行專業(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測試儀，也可以是便攜式大功率直流恒流源。

現(xiàn)場校驗接線圖如圖3所示。

圖3 極性檢測接線原理圖

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負極與電子式互感器的一次側(cè) P2相連。同時，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儀接入合并單元，以校驗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行測定。

3）極性調(diào)整手段

在檢測的過程當(dāng)中，工作人員若發(fā)現(xiàn)裝置存在極性錯誤，就需要在第一時間對其進行調(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，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級朝向母線，需要改變?yōu)橐淮蝹?cè)P2級朝向母線），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)處理算法亦會對今后的檢修和設(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，進而達到更高效、便捷的改變極性的需求[5]。

對于電子式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，則需工作人員對其進行誤差測試[6]。

1）電子式電流互感器誤差檢測

對電子式電流互感器應(yīng)利用電流發(fā)生器（升流設(shè)備）、標準電流互感器、校驗儀等設(shè)備按照圖4進行一次通流測試。

圖4 誤差檢測接線原理圖

根據(jù)圖4所示，電流發(fā)生器經(jīng)標準電流互感器接入電子式電流互感器，電子式互感器校驗儀接入電子式互感器的合并單元和標準電流互感器。調(diào)節(jié)電流發(fā)生器分別升流至1%（對S級）、5%、20%、100%和 120%額定電流，校驗儀將檢測到的標準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（測量結(jié)果）通過數(shù)據(jù)線傳輸至上位機進行比對分析。

在測試過程中，要始終嚴格把控，檢測1%（對S級）、5%、20%、100%和120%額定電流時的測量結(jié)果偏離真值的程度，檢測額定一次電流之下的標準差[6]。

2）電子式電壓互感器誤差檢測

對電子式電壓互感器應(yīng)利用工頻調(diào)壓器、標準互感器、校驗儀等設(shè)備按照圖5進行誤差檢測[7]。

圖5 誤差檢測接線原理圖

根據(jù)圖5所示，工頻調(diào)壓器并接在標準互感器和電子式電壓互感器的兩端，電子式互感器校驗儀接入電子式互感器的合并單元和標準互感器。調(diào)節(jié)工頻調(diào)壓器升壓，校驗儀將檢測到的標準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（測量結(jié)果）通過數(shù)據(jù)線傳輸至上位機進行比對分析。

對電子式電壓互感器進行誤差檢測時，應(yīng)按照表1所列條件進行。

表1 誤差檢測標準

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

3 現(xiàn)場需注意的問題

1）校驗儀是否接入合并單元的問題

一般情況下，在進行電子式互感器現(xiàn)場校驗時，工作人員會使用合并單元，也可不使用合并單元，進行接線工作。

在不使用合并單元進行校驗時，工作人員會把控制系統(tǒng)輸出的模擬量直接接入校驗儀。

而在使用合并單元進行校驗時，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，再接入校驗儀。

目前現(xiàn)場一般采用使用合并單元進行校驗的方法。

2）校驗過程中的對時問題

現(xiàn)場校驗時，使用合并單元時，有兩種對時方式：①固定延時方式，②采用外部同步方式[9]。

采用固定延時方式時，無需接對時線，利用校驗儀和合并單元自身固有時鐘進行校驗。

在采用外部同步方式時，對時光纖是接線環(huán)節(jié)中被利用到的一種必不可少的材料。在實現(xiàn)同步對時的同時，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鐘輸入端口和校驗儀的時鐘輸出端口用該光纖連接。校驗時，若未檢測到相關(guān)內(nèi)部同步信號，則需利用外部信號進行替代。

目前現(xiàn)場校驗一般采用外部同步對時方式。

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，對其進行現(xiàn)場極性檢查和誤差測試就顯得非常必要。目前電子式互感器的生產(chǎn)廠家和型號較多，現(xiàn)場校驗方法還沒有實現(xiàn)完全統(tǒng)一。本文提出的全光纖電子式互感器的現(xiàn)場極性檢查和誤差測試方法，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)場對其進行極性檢查和誤差測試的要求，并在220kV泓濟變新建工程全光纖電子式互感器現(xiàn)場驗收階段大量應(yīng)用，及時發(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，且設(shè)備投運至今運行良好。此外，本文還提出了現(xiàn)場測試時需注意的問題，以期能為智能變電站中全光纖電子式互感器的驗收、調(diào)試工作提供有益參考。

參考文獻

[1] 白春濤. 數(shù)字化變電站的調(diào)試和校驗[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]. 實驗室科學(xué),2013(4): 189-191.

[3] 卜強生, 王建明, 袁宇波. 電子式互感器極性校驗系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J]. 江蘇電機工程, 31(5): 32-35.[4] 王裕喜. 電流互感器變比和極性的測試方法[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方案研究[J]. 山區(qū)開發(fā), 1989(4): 66-67.

[8] 胡適宜. 樹立“實化”安全管理理念強化安全文化落地[J]. 植物學(xué)報, 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.