智能變電站中電子式互感器的設計及測試方法探討

呂曉君　王悅

摘要：文章基于電子式互感器測量原理，進行了溫度影響分析，提出了溫度補償?shù)墓こ虜M合方法，并給出了基于此設計的電子式互感器產(chǎn)品測試試驗內(nèi)容。文章關于電子式互感器的設計和測試方法有利于在智能變電站工程中的實際應用。

關鍵詞：智能變電站；電子式互感器；測量原理；溫度補償；電流互感器；電壓互感器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2015）34-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.006

1 概述

電子式互感器作為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)來源，其工程應用的可靠性廣受學者關注。本文基于目前廣泛使用和重點研究的兩種電子式互感器進行了原理介紹，并分析了溫度影響，立足于工程實際應用，提出了溫度補償?shù)墓こ虜M合方法，并給出了基于此設計的電子式互感器產(chǎn)品測試試驗內(nèi)容。本文關于電子式互感器的設計和測試方法提高了電子式互感器的可靠性，有助于產(chǎn)品化生產(chǎn)和在智能變電站中的工程實際應用。

2 電子式互感器測量原理

2.1 電流互感器

目前，普遍使用的電子式電流互感器采用的是羅氏線圈作為傳感頭，羅氏線圈是一個由漆包線繞制的非磁性環(huán)形空心螺線管，測量性能表現(xiàn)為線性度好，可寬頻測量且不存在磁飽和，不受被測電流大小限制，適用于電流值大的電力系統(tǒng)。當電流為時，羅氏線圈感應電勢為，與電流的變化率成比例?？紤]羅氏線圈使用均勻分布的線匝，則線匝上的磁鏈的計算公式如下所示：

式中：為分壓比。

由式（8）可知，只有選擇合適的和，依據(jù)分壓比公式，即可得到實際需要的分壓比。

3 溫度影響分析

3.1 電流互感器

環(huán)境溫度對電子設備影響較大，不僅影響設備的性能，長時間的高溫環(huán)境甚至會導致電子設備的損壞。電力系統(tǒng)是大電流和高電壓的環(huán)境，隨著時間累積，發(fā)熱量增加導致溫度升高，電子式互感器受工作環(huán)境影響，容易導致測量精度和測量穩(wěn)定性降低。因此，有必要研究環(huán)境溫度對電子式互感器的影響，并依據(jù)補償措施進行溫度補償，以此來保證電子式互感器的工作性能。

對于采用羅氏線圈的電流互感器，經(jīng)結(jié)構(gòu)分析可得，結(jié)構(gòu)尺寸會依據(jù)溫度的變化有小變動，因此，溫度的大范圍變化必將影響到感應電動勢的變化，給測量電信號的精度帶來偏差，影響到數(shù)據(jù)的有效性和準確性。因此，在實際工程使用中，為保證在溫度變化環(huán)境下信號輸出的精度，需要對電流互感器進行溫度補償。

為便于溫度影響分析，建立羅氏線圈的等效電路，假設線圈的等效電阻為、等效電感為，考慮到實際電力系統(tǒng)中感抗較小，因此忽略感抗對溫度補償?shù)挠绊?。在羅氏線圈兩端并聯(lián)接入低溫漂精密電阻，即構(gòu)成了和的串聯(lián)電路。采用來分壓，以補償溫度變化引起的感應電動勢的變化。

在環(huán)境溫度發(fā)生改變時，假設溫度為，則隨溫度變化的感應電動勢為，為等效電阻，的分壓為?？捎上率接嬎愕玫剑?/p>

式中：為總?cè)萘?；為電壓值；為溫度變化量；為電容溫度系?shù)，；為電容容量；為輸入信號角頻率；為功率因數(shù)角。

從上述計算公式可得，電容分壓式的電壓互感器受環(huán)境溫度影響較大。在實際工程應用中，由于個性差異，不同的電壓互感器性能之間存在一定的偏差，因此環(huán)境溫度對性能影響也不一致，為減小溫度影響，需要制定合理的溫度補償措施，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定

運行。

3.3 溫度補償

在實際工程應用中，溫度補償一般采用擬合方式。以電壓互感器為例，通過對溫度不同工況進行循環(huán)測試，并記錄下不同溫度點的互感器比差和互感器角差。采用擬合計算方法得到隨溫度變化的曲線，對真實運行環(huán)境中的溫度進行測量得到溫度值，繼而通過擬合計算得到補償值進行相應的溫度補償。

4 電子式互感器的產(chǎn)品測試

采用溫度補償進行電子式互感器的設計，研發(fā)形成產(chǎn)品后需要開展測試工作，主要包括出廠測試和應用測試。出廠測試為產(chǎn)品交付使用前測試，主要包括以下五個部分：（1）基本準確度問題；（2）溫度循環(huán)準確度試驗；（3）短時電流試驗；（4）機械強度試驗；（5）一次工頻耐壓試驗/雷電沖擊試驗。應用測試為產(chǎn)品在智能電網(wǎng)中的實際運行測試，主要包括電子式互感器運行測試和合并單元的測試。

5 結(jié)語

本文分別介紹了電流互感器和電壓互感器的測量原理，進行了溫度補償分析和設計，并給出了產(chǎn)品測試試驗內(nèi)容。本文關于電子式互感器的設計和測試方法有利于在智能變電站工程中的實際應用。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）