電子式互感器校驗(yàn)裝置及方法的研究

杜 浪

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

電子式互感器校驗(yàn)裝置及方法的研究

杜 浪

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

在我國(guó)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步之下，互感器的校驗(yàn)裝置也在高速發(fā)展進(jìn)程中的，作為檢定電壓互感器同電流互感器的一種裝置，其已經(jīng)成為了目前多家機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，基于此，本文分析了電子式互感器校驗(yàn)裝置以及相關(guān)方法分析。

電子式互感器；校驗(yàn)裝置；方法

引言

根據(jù)國(guó)家智能電網(wǎng)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的要求，數(shù)字化變電站是其中的關(guān)鍵智能控制設(shè)備。對(duì)于一次采集部分而言，電子式互感器是基礎(chǔ)。電子式互感器取代傳統(tǒng)的電磁式互感器是時(shí)代發(fā)展的必然。

1 、互感器校驗(yàn)裝置概述

早在上世紀(jì)50年代，對(duì)誤差作了新的定義。主要著重于手動(dòng)互感器校驗(yàn)裝置的發(fā)展，為電子式互感器性能的依據(jù)。60年代初國(guó)內(nèi)使用的互感器校驗(yàn)裝置主要由國(guó)外進(jìn)口或仿制國(guó)外，但互感器的發(fā)展對(duì)互感器校驗(yàn)裝置的發(fā)展提出新的要求。用戶只需通過鍵盤和鼠標(biāo)操作計(jì)算機(jī)屏幕上的軟件系統(tǒng)，可以檢定10級(jí)至0.0l級(jí)電流互感器和電壓互感器。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算、化整，并作出正確的判斷，適應(yīng)檢定高準(zhǔn)確度互感器的校驗(yàn)裝置的需要。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，按規(guī)程要求完成互感器的全自動(dòng)測(cè)試必不可少。人們對(duì)相對(duì)法實(shí)用普及型互感器校驗(yàn)裝置提出更高的要求，使測(cè)試速度更快、糾錯(cuò)能力更強(qiáng)、設(shè)備壽命更長(zhǎng)?；ジ衅餍ｒ?yàn)裝置從手動(dòng)、單一功能向自動(dòng)型甚至帶有微處理器的智能型發(fā)展，并采用最先進(jìn)的虛擬裝置器設(shè)計(jì)理念。多年來相繼研制出多種互感器自動(dòng)校驗(yàn)裝置及智能裝置，裝置調(diào)壓器升降一次即可完成十二工位互感器的測(cè)試。開創(chuàng)了微機(jī)在互感器及其測(cè)試裝置器上的應(yīng)用，使測(cè)量覆蓋標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)測(cè)量點(diǎn)。

2 、影響電子式互感器校驗(yàn)精度的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)互感器的選取

電子式互感器的校驗(yàn)主要是基于對(duì)二次信號(hào)的采集、處理和分析，因此一次信號(hào)傳變的精確度會(huì)直接影響整個(gè)校驗(yàn)系統(tǒng)的精度。互感器校驗(yàn)規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確度級(jí)別應(yīng)該至少高于被校驗(yàn)互感器的準(zhǔn)確度級(jí)別兩個(gè)等級(jí)。比如，對(duì)數(shù)字化變電站計(jì)量用0.2S級(jí)的ECT進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，在選用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器時(shí)必須綜合考慮系統(tǒng)整體的校驗(yàn)精度，所選用的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器準(zhǔn)確度應(yīng)該控制在0.02%以下。目前數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的量值溯源體系還不是十分完善，電子式互感器在校驗(yàn)時(shí)多選用更高精確等級(jí)的電磁式互感器作為標(biāo)準(zhǔn)器。隨著智能變電站的建設(shè)，尤其是在開展電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)和在線校驗(yàn)時(shí)，必須按照相關(guān)規(guī)程并結(jié)合實(shí)際需要選用合適的標(biāo)準(zhǔn)互感器，保證電子式互感器的校驗(yàn)精度。

2.2 高精度采集模塊

標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊后直接輸入到數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行分析和計(jì)算，因此將數(shù)據(jù)采集單元的誤差控制一定范圍內(nèi)也是十分重要的。數(shù)據(jù)采集模塊的誤差主要來源于采樣單元模擬-數(shù)字(analog-digital，A/D)轉(zhuǎn)換器的量化誤差。對(duì)于不同的校驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道的信號(hào)可能存在一定的差異性，有時(shí)需要結(jié)合信號(hào)的特點(diǎn)選擇合適的數(shù)據(jù)采集模塊。為了盡可能避免數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精度不夠帶來的校驗(yàn)裝置系統(tǒng)誤差，目前很多文獻(xiàn)采用由較高位A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的高精度采集卡或多位數(shù)字表來設(shè)計(jì)校驗(yàn)系統(tǒng)。根據(jù)所選取的采集模塊的不同，其帶來的誤差也有差異。從實(shí)際應(yīng)用的情況來看，多采用高精度外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集卡或高精度數(shù)字多用表，這些成熟的商用數(shù)據(jù)采集設(shè)備都并非針對(duì)電子式互感器校驗(yàn)而專門設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中仍不可避免地引入一定的系統(tǒng)誤差。

2.3 信號(hào)同步從模擬

信號(hào)輸出式和數(shù)字信號(hào)輸出式電子式互感器校驗(yàn)方法中可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道兩路信號(hào)的采樣必須嚴(yán)格同步，以避免非同步采樣對(duì)比值誤差和相位誤差計(jì)算帶來的影響。例如，根據(jù)電子式互感器相關(guān)校驗(yàn)規(guī)程對(duì)誤差限值的規(guī)定，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)互感器準(zhǔn)確度為0.05級(jí)的校驗(yàn)系統(tǒng)，在額定量條件下進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，相位差的絕對(duì)值要求小于2'，若不能保證兩路信號(hào)的同步采樣，很難確?；ジ衅餍ｒ?yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到校驗(yàn)準(zhǔn)確度的要求，必須盡可能減小校驗(yàn)系統(tǒng)的同步誤差，這就需要有高精度同步脈沖源和同步實(shí)現(xiàn)方法。特別是對(duì)于數(shù)字輸出型的電子式互感器的校驗(yàn)，需要在同一時(shí)刻獲取標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道的數(shù)字序列信號(hào)，并直接進(jìn)行誤差的比對(duì)，同步誤差將直接影響最終的校驗(yàn)準(zhǔn)確度。

3 、互感器校驗(yàn)裝置技術(shù)展望

3.1 DSP技術(shù)和虛擬裝置器技術(shù)

隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，DSP技術(shù)和虛擬裝置器技術(shù)作為新興技術(shù)降低硬件電路的設(shè)計(jì)難度，正在不斷的發(fā)展和走向成熟。根據(jù)輸入信號(hào)的大小選擇切換繼電器開關(guān)接通到不同的信號(hào)次級(jí)處理電路，更加智能化、現(xiàn)代化、簡(jiǎn)便化。通過模擬開關(guān)連接測(cè)量信號(hào)進(jìn)入增益調(diào)整電路，與傳統(tǒng)的校驗(yàn)裝置相比更能滿足日益增長(zhǎng)的高精度標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)需求。由于不同的電子式互感器具有不同的采樣頻率，因此在操作上只須調(diào)整電流大小。在結(jié)構(gòu)上改變由單片機(jī)和電子電路等硬件設(shè)備構(gòu)成的傳統(tǒng)的數(shù)字式校驗(yàn)裝置，通過校準(zhǔn)回路的采樣信號(hào)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)互感器的硬件相移。

3.2 虛擬電流互感器校驗(yàn)裝置

是在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)的裝置器，可按照信號(hào)的大小選擇1%、5%、20%信號(hào)點(diǎn)處理回路或者大信號(hào)點(diǎn)處理回路。校驗(yàn)裝置的各種功能主要通過安裝在計(jì)算機(jī)上的程序來實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的幅值調(diào)整(通過電阻串聯(lián)回路調(diào)整幅值)和相位調(diào)整(電容回路)保證其功能。根據(jù)被測(cè)電子式互感器的采樣頻率調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)互感器A/D采樣信號(hào)的頻率，虛擬校驗(yàn)裝置自動(dòng)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和計(jì)算。由于標(biāo)準(zhǔn)互感器的輸出信號(hào)進(jìn)入A/D采樣前經(jīng)過了增益和濾波等處理回路，虛擬校驗(yàn)裝置可以顯示比差和角差并直接給出準(zhǔn)確度等級(jí)。通過軟件算法分析比較這兩路信號(hào)之間的時(shí)間差異，自動(dòng)出比差和角差曲線、在不同負(fù)載電流下的準(zhǔn)確度使互感器校驗(yàn)裝置的性能得到提高。

4 、結(jié)語(yǔ)

電子式互感器的出現(xiàn)，被譽(yù)為本世紀(jì)初高壓電器制造業(yè)的一場(chǎng)革命。其數(shù)字化輸出、網(wǎng)絡(luò)化接線使得電網(wǎng)更安全、更環(huán)保、更利于一次設(shè)備乃至整個(gè)輸配電系統(tǒng)的智能化。

[1]童悅.電流互感器在線校驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2011.

[2]錢政，李童杰，張翔.電子式互感器校驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，11：1316-1319+1323.