變電站交流采樣測量裝置現(xiàn)場校驗(yàn)研究

王列軍

摘 要：采用數(shù)字技術(shù)的基于交流采樣原理的儀表裝置已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)變電站的保護(hù)測控裝置、遠(yuǎn)動RTU測量裝置、變電站自動化控制系統(tǒng)中，文章介紹了變電站儀器儀表基于交流采樣測的工作原理及絕對和相對誤差來源，提出交流采樣儀表現(xiàn)場校驗(yàn)的有關(guān)問題，以實(shí)例分析誤差的來源，介紹了整個誤差的校驗(yàn)過程。

關(guān)鍵詞：變電站儀表；交流采樣；現(xiàn)場準(zhǔn)確校驗(yàn)

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0101-02

交流采樣測量儀表裝置泛指實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)一次設(shè)備交流模擬量的采樣的站內(nèi)終端、保護(hù)測控一體化裝置、電能量采集裝置、廣域向量測量裝置，以數(shù)字信息技術(shù)為依托，交流采樣技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于變電站保護(hù)測控系統(tǒng)、自動化監(jiān)控系統(tǒng)、智能組件系統(tǒng)。交流采樣裝置現(xiàn)場精度檢驗(yàn)已經(jīng)被納入國網(wǎng)公司《采樣裝置現(xiàn)場檢驗(yàn)規(guī)范》當(dāng)中，交流采樣裝置精度的好壞，直接影響變電站二次及自動化設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 交流采樣裝置分析

1.1 交流采樣原理

直流采樣是將交流原始量通過整流成為直流量就行采樣，而交流采用原理是將工頻50 Hz交流量通過采集保持變?yōu)槿蹼娦盘杺魉椭廉?dāng)?shù)睾笈_或者遠(yuǎn)方監(jiān)控的測量裝置，舉例說明采用二種采用中斷方式，如圖1所示。

由圖1中可以看出，傳統(tǒng)交流采樣是采樣變送器和直流采樣轉(zhuǎn)化終端的組合，將交流量采樣之后再轉(zhuǎn)為直流量，通過整流濾波環(huán)境，之后再進(jìn)行模擬數(shù)字A/D 轉(zhuǎn)換形成傳輸規(guī)約所要求的數(shù)字量送變電站內(nèi)總控單元，由總控單元傳送到調(diào)控中心主站系統(tǒng)。在交流采樣終端當(dāng)中，直接將采集到的二次電流、電壓量送到直流采用RTU當(dāng)中，經(jīng)交流算法計(jì)算后后獲得有功功率P，無功功率Q，功率因數(shù)cosΦ等系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)值，通過總控單元將源碼值乘上系數(shù)轉(zhuǎn)換為符合傳送規(guī)約要求的數(shù)值上送至調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)交流采樣存在的問題如下：直流RTU當(dāng)中整流電路直接影響測量精度，而且整流電路參數(shù)調(diào)整困難性大，整流電路受采樣波形影響大。如果采用交流采用則直接采用交流量瞬時(shí)值，以軟件程序設(shè)定好的計(jì)算代替硬件整流電路，從而采用實(shí)時(shí)性好、采用效率高、波形相位失真小，適合于多參數(shù)多通道采用。通過在變電站當(dāng)中應(yīng)用表明，采用交流采樣測量裝置可以大大提高采樣準(zhǔn)確度和采用精度。

1.2 交流采樣存在的誤差

①交流采樣是用離散量代替連續(xù)量，采樣精度直接取決于一周期波形當(dāng)中的采樣點(diǎn)數(shù)，采樣時(shí)間由模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和采樣處理器CPU決定。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化位數(shù)的多少也決定了采樣準(zhǔn)確度，轉(zhuǎn)化位數(shù)越多，采樣精度越高。②采樣裝置里面小TA、小TV內(nèi)阻值直接影響采樣精度，小變換器是將大電流、大電壓量變?yōu)槿蹼娦盘枺瑵M足輸入要求。③軟件算法存在一定誤差，由于采樣使用傅里葉積分變換代替連續(xù)積分，算法原理上自然的帶來一些誤差。④環(huán)境因素也會對交流采樣帶來一些誤差，溫度、濕度，都會影響采樣裝置電子元器件的運(yùn)行環(huán)境，從而影響交流采樣結(jié)果。

2 交流采樣測量裝置校驗(yàn)注意問題

2.1 不同的通信規(guī)約

由于變電站廠家數(shù)目繁多，裝置種類也是分門別類，較常用規(guī)約有：DISACDT，IEC51850-101，IEC61850-103，1801，N4F，

XT9702，DISA等。即使是同一種規(guī)約，裝置生產(chǎn)廠家和型號的不同，存在一定差異，交流裝置檢驗(yàn)存在一定難度。為了準(zhǔn)確定檢交流裝置，必須明確常用規(guī)約使用方法，了解源碼值含義，系數(shù)功能。

2.2 連接通信接口

交流采樣測量裝置很少配有專門調(diào)試檢驗(yàn)口。很多時(shí)候進(jìn)行裝置檢驗(yàn)時(shí)候，交流采樣裝置的通信會中斷，檢驗(yàn)人員需要根據(jù)具體的接口就行一定的轉(zhuǎn)換，RS232轉(zhuǎn)RS485接口，或者RJ-45網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口。

2.3 裝置校準(zhǔn)

超出允許誤差的限值，則需要對交流采樣裝置就行現(xiàn)場校準(zhǔn)。不同的廠家有不同校準(zhǔn)軟件以及計(jì)算方法，現(xiàn)在一般使用軟件校準(zhǔn)方法，檢驗(yàn)人員需要熟悉校準(zhǔn)軟件使用方法，在檢驗(yàn)前，應(yīng)該做好備份，在校驗(yàn)后，同樣做好備份。

2.4 采樣條件

一些交流采樣裝置的都有采樣條件，比如斷路器分合位置正確才能采樣，控制回路空開正常等，一些交流采樣裝置必須在設(shè)備狀態(tài)正確后才進(jìn)行采樣。檢驗(yàn)人員必須熟悉裝置使用說明。

2.5 現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)的專業(yè)配合

裝設(shè)在變電站過程層、間隔層的交流采樣裝置，大多是繼電保護(hù)裝置、自動化裝置、電能量采集裝置公用的，在對交流采樣裝置現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)，盡可能采用離線方式，校驗(yàn)好沒問題后，再直接下到保護(hù)裝置里面，都應(yīng)考慮是否需要退出相保護(hù)開出回路，做好相應(yīng)安全措施，再就行采樣檢驗(yàn)。

2.6 裝置現(xiàn)場檢驗(yàn)環(huán)境

交流裝置校驗(yàn)一般在開關(guān)柜上或者二次屏柜內(nèi)進(jìn)行，校驗(yàn)時(shí)必須將一次設(shè)備停役。環(huán)境溫度要求在15～35 °左右，濕度要求在30%～45%左右。檢驗(yàn)工作人員員進(jìn)行校驗(yàn)工作前，必須嚴(yán)格控制現(xiàn)場檢驗(yàn)環(huán)境，如果溫度、濕度等環(huán)境影響因素超過允許值，檢驗(yàn)值只能與平時(shí)運(yùn)行值做一對比，作為特定環(huán)境條件下的檢驗(yàn)參數(shù)。

3 交流采樣測量誤差校驗(yàn)

3.1 基本誤差檢驗(yàn)

使用標(biāo)準(zhǔn)源對裝置的電壓、電流、功率等交流量的基本誤差進(jìn)行檢驗(yàn)。

①電壓、電流誤差檢驗(yàn)方法。用標(biāo)準(zhǔn)源在裝置的電壓、電流回路分別施加0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%額定值，分別計(jì)算所有測點(diǎn)的基本誤差。所有測點(diǎn)的誤差都需要滿足要求（≤2‰）。

②功率誤差檢驗(yàn)方法。使用標(biāo)準(zhǔn)源，在裝置三相電壓輸入額定值，功率因數(shù)為1（或0），電流分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%額定值。

cosф=0.5（L）或sinф=0.5（L），電流變化點(diǎn)為：40% In、100% In。

cosф=0.5（C）或sinф=0.5（C），電流變化點(diǎn)為：40% In、100% In。

分別計(jì)算所有測點(diǎn)的基本誤差。所有測點(diǎn)的誤差都需要滿足要求（≤5‰）：

誤差計(jì)算公式：■×100%

Exc為裝置顯示值；Ex為標(biāo)準(zhǔn)表顯示值；AF為輸出基準(zhǔn)值，電壓、電流取額定值，功率為三相總功率額定值。注：所使用的標(biāo)準(zhǔn)源的基本誤差應(yīng)不大于裝置基本誤差的1/4。

以下以檢驗(yàn)軟件CL301V2作為標(biāo)準(zhǔn)交流檢驗(yàn)裝置，舉例說明在實(shí)際操作當(dāng)中出現(xiàn)的誤差分析。

3.2 連接施加的標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓源回路

嚴(yán)格按照二次檢驗(yàn)現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)書，短接電流、電壓端子排外側(cè)，斷開端子排連接線，保證短接可靠，端子排內(nèi)側(cè)和外側(cè)全部斷開。交流采樣裝置和外側(cè)電流、電流回路完全隔離。

3.3 交流采樣裝置配置

如果連接串口就行檢驗(yàn)，則需要配置一些參數(shù)，如端口號、IP地址、波特率等，線進(jìn)行驗(yàn)證端口號連接是否正常。通信設(shè)置及測試界面如圖2所示。

3.4 錄入交流采樣裝置相關(guān)參數(shù)

輸入檢驗(yàn)參數(shù)，如型號，PT、CT二次電流、電壓，接線方式等，參數(shù)錄入界面，如圖3所示。

3.5 設(shè)置交流裝置通信規(guī)約

根據(jù)現(xiàn)場交流采樣測量裝置的廠家類型及所采用的通信規(guī)約，進(jìn)行正確的設(shè)置?，F(xiàn)場常用的通信規(guī)約有IEC60870-5-101，

IEC60870-5-102，IEC60870-5-103，IEC60870-5-104，DNP，DISA-CDT等。

3.6 采樣精度調(diào)試

在我們的實(shí)際校驗(yàn)工作中，嚴(yán)格按國家電網(wǎng)公司《交流采樣測量裝置校驗(yàn)規(guī)范》進(jìn)行校驗(yàn)。在校驗(yàn)原理和接線都正確的情況下，出現(xiàn)某些測試點(diǎn)誤差超差的情況，應(yīng)進(jìn)行誤差調(diào)整。很多廠家的裝置都有硬件調(diào)整和軟件補(bǔ)償，前者常常通過電位器調(diào)節(jié)增溢，后者主要是基于微機(jī)數(shù)字處理技術(shù)對采樣后的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的，這是一種自動補(bǔ)償方式，通過“特征提取及存儲”技術(shù)：輸入標(biāo)準(zhǔn)信號，用偏差特征值提取技術(shù)提取特征參數(shù)存儲起來在實(shí)時(shí)測量時(shí)用特征參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到高精度交流采樣的動調(diào)校的目的。

我們在采樣裝置的校驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意誤差還與它的校驗(yàn)時(shí)接線方式有關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)源與被檢采樣裝置接線一致時(shí)才能消除三相不平衡產(chǎn)生的影響，除非裝置三相電流、電壓非常平衡，我們做過實(shí)驗(yàn)，南京丹迪克的校驗(yàn)裝置按三相四線和三相三線輸出，被檢二表法的交流采樣測量裝置功率變化0.5 W左右，說明二種校驗(yàn)方法會因三相不完全平衡帶來附加誤差。當(dāng)然就測量誤差而言，三表法比二表法測量誤差要小，只是很多變電所接線已定.不能更改，但標(biāo)準(zhǔn)裝置與被檢交流采樣測量裝置的接線需一致是我們應(yīng)記牢的。

3.7 交流校驗(yàn)

參數(shù)設(shè)置以及交流輸入接線全部沒問題后開始交流裝置校驗(yàn)工作。交流檢驗(yàn)過程中不要斷開連線，查詢相關(guān)見過待交流檢驗(yàn)完畢后再進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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