半電子式電流互感器角差異常原因分析及解決措施

陳玩通

摘? 要：通過分析數(shù)字化變電站半電子式電流互感器角差異常的原因，提出了一系列有效的解決方法，以期為相關(guān)單位提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站;半電子式電流互感器;信號(hào)轉(zhuǎn)換器;同步信號(hào)發(fā)生器

中圖分類號(hào)：TM45? ????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? ????????????文章編號(hào)：2095-6835（2014）23-0056-02

電子式電流互感器分為測(cè)量用和保護(hù)用兩類，因兩者的工作范圍不同，一般無法采用一種電流互感器同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述兩種功能。但可將測(cè)量用互感器與保護(hù)用互感器組裝在一起，并由不同的傳感器分別實(shí)現(xiàn)測(cè)量和保護(hù)的功能。電子式電流互感器在日常運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，進(jìn)而影響了工作效率。因此，必須采取有效的方法解決異常問題，從而確保電子互感器正常運(yùn)行。

1? 半電子式電流互感器的測(cè)試方法

半電子式互感器的誤差檢測(cè)與傳統(tǒng)互感器的誤差檢測(cè)有很大差別。這是因?yàn)楸辉囯娏骰ジ衅鞫蝹?cè)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入與其配合的合并單元后，會(huì)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，無法與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器二次輸出直接比對(duì)。因此，必須將標(biāo)準(zhǔn)或被試的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為可比較的信號(hào)后，再通過相應(yīng)的算法得出比差和角差。半電子式電流互感器測(cè)試接線如圖1所示。

由于采用了直接測(cè)量的方式，導(dǎo)致對(duì)校驗(yàn)裝置的準(zhǔn)確度要求較高（采樣變換回路與標(biāo)準(zhǔn)互感器的整體準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.05S級(jí)）。

圖1? 半電子式電流互感器測(cè)試接線

半電子式互感器的比值誤差定義與常規(guī)互感器的誤差定義一致，即對(duì)半電子式互感器測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的誤差是因?qū)嶋H變比不等于額定變比而產(chǎn)生的。

半電子互感器相位差的定義為：一次端子的某一電流出現(xiàn)時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，即合并單元輸出傳輸時(shí)兩者的時(shí)間差。由于合并單元內(nèi)部數(shù)據(jù)在處理和傳輸過程中存在延時(shí)，所以，半電子互感器的相位誤差等于相位差減去合并單元額定相位偏移φor與額定延遲時(shí)間tdr構(gòu)成的偏移量φdr，即：

φθ=φ-（φor+φdr）.???????????????????????? （1）

φdr=-2πftdr.?????????????????????????????????? （2）

式（1）（2）中：φ—— 一次電流相量與二次輸出相量的相位差;

tdr——額定延遲時(shí)間;

f——額定頻率。

本次測(cè)試互感器的最高準(zhǔn)確度為0.2S級(jí)，測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)互感器為0.01S級(jí)。為了滿足《電力互感器檢定規(guī)程》（JJG1021—2007）的要求，所采用的電子式互感器校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.04S級(jí)。

半電子式電流互感器的輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，難以與標(biāo)準(zhǔn)互感器輸出的模擬量作比對(duì)。因此，本次測(cè)試將標(biāo)準(zhǔn)互感器輸出的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，再與被測(cè)互感器輸出比較。

2? 半電子式電流互感器角差值異常分析

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)線路側(cè)電子式電流互感器角差值異常。各測(cè)量點(diǎn)的比差值都在合格范圍內(nèi)，角差值在低于80%額定一次電流值的情況下超差。當(dāng)一次電流值大于80%的額定電流時(shí)，角差值恢復(fù)正常。以某線路側(cè)A相為例，實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)如表1所示。

表1? 某線路側(cè)A相數(shù)字信號(hào)實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實(shí)測(cè)

誤差

ε/%

-0.62

-0.32

-0.20

-0.12

-0.08

-0.08

φ/（′）

68

59

43

9

-1

0

從表1中可以看出，當(dāng)一次電流值接近80%的額定電流時(shí)，角差值處于合格范圍內(nèi);當(dāng)一次電流值小于80%的額定電流時(shí)，角差值超出合格范圍。

由于現(xiàn)場(chǎng)電子式電流互感器是由傳統(tǒng)電流互感器與合并單元配合運(yùn)行的，當(dāng)出現(xiàn)角差異?，F(xiàn)象時(shí)，需要從傳統(tǒng)互感器故障導(dǎo)致的角差異常和合并單元故障導(dǎo)致的角差異常兩方面考慮?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)傳統(tǒng)式電流互感器單獨(dú)進(jìn)行了試驗(yàn)，將接入合并單元的二次模擬信號(hào)接入現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀進(jìn)行測(cè)試。實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)如表2所示。

表2? 某線路側(cè)A相模擬信號(hào)實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實(shí)測(cè)

誤差

ε/%

-0.04

-0.04

-0.04

-0.02

-0.02

-0.02

φ/（′）

2

1

1

1

0

0

從表2中可以看出，傳統(tǒng)式電流互感器誤差處于合格范圍內(nèi)。因此，可將故障問題鎖定在合并單元本體上?，F(xiàn)場(chǎng)常規(guī)電流互感器的變比為1 200/5，采用標(biāo)準(zhǔn)功率源輸出二次電流值為5 A的標(biāo)準(zhǔn)電流。將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接入合并單元后，測(cè)試合并單元輸出的光信號(hào)（數(shù)字信號(hào)），如圖1所示。實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3中可以看出，導(dǎo)致角差異常的原因是合并單元本體故障。合并單元插件可存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)通道內(nèi)交流插件的內(nèi)部標(biāo)變系數(shù)。由于交流插件的各通道輸入類型可變，導(dǎo)致測(cè)量電流、保

護(hù)電流、電壓和外接電壓通道的標(biāo)變系數(shù)均不同，比如電壓（電壓互感器變比為100 V/3.3 V）的標(biāo)變系數(shù)為10 300;保護(hù)電流（電流互感器變比為30 A/3.9 V）的標(biāo)變系數(shù)為701;測(cè)量電流（電流互感器變比為1.2/3.9 V）的標(biāo)變系數(shù)為17 450.由于標(biāo)變系數(shù)與實(shí)際裝置的合并單元插件、A/D插件和交流插件配合時(shí)存在細(xì)微變化，導(dǎo)致測(cè)試時(shí)角差存在異常。

表3? 某線路側(cè)A相合并單元實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實(shí)測(cè)

誤差

ε/%

-0.52

-0.30

-0.18

-0.08

-0.08

-0.04

φ/（′）

60

54

41

9

-2

-1

3? 解決方法

合并單元本體由不同功能插件組合使用，進(jìn)入合并單元的模擬量由交流插件采集傳送到A/D插件采樣，A/D的原始采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至合并單元插件后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

應(yīng)及時(shí)更換合并單元問題插件并調(diào)整刻度，從而使合并單元插件存儲(chǔ)的標(biāo)變系數(shù)能與相關(guān)插件配合。值得注意的是，調(diào)整應(yīng)精確，從而保證其精度。更換插件后的實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)如表4所示。

表4? 某線路側(cè)A相數(shù)字信號(hào)調(diào)整后的實(shí)測(cè)誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實(shí)測(cè)

誤差

ε/%

0.14

0.12

0.08

0.02

0.02

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測(cè)試結(jié)果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結(jié)束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、提高繼電保護(hù)可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)測(cè)量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運(yùn)作，需要我們重視對(duì)半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護(hù)用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測(cè)試結(jié)果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結(jié)束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、提高繼電保護(hù)可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)測(cè)量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運(yùn)作，需要我們重視對(duì)半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護(hù)用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測(cè)試結(jié)果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結(jié)束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、提高繼電保護(hù)可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)測(cè)量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運(yùn)作，需要我們重視對(duì)半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護(hù)用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator