一種光原理電流互感器不停電精度校準(zhǔn)方法的研究與應(yīng)用

史松杰，趙　惠，張武洋，王英明，馬欣彤

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧　沈陽(yáng)　110006；2.國(guó)網(wǎng)物資有限公司，北京　100120)

隨著智能變電站相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，智能變電站設(shè)備的調(diào)試維護(hù)越來(lái)越被技術(shù)人員所重視。傳統(tǒng)變電站的電流互感器主要采用電磁感應(yīng)原理的電磁式互感器，但隨著智能變電站的推廣，采用磁光感應(yīng)原理的光原理電流互感器逐步得到應(yīng)用[1]。光原理電流互感器同傳統(tǒng)電磁性電流互感器相比，具有測(cè)量范圍大、高低壓完全隔離、抗干擾能力強(qiáng)以及絕緣簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于光原理電流互感器中，其主要部件為光源和光纖，所以在光原理電流互感器的運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中對(duì)于光源和光纖的處理要具有很高的標(biāo)準(zhǔn)。尤其對(duì)于光原理電流互感器在每次維護(hù)過(guò)后，都需要對(duì)維護(hù)好的設(shè)備進(jìn)行精度校驗(yàn)。目前，檢修人員對(duì)于光原理電流互感器的精度校驗(yàn)主要采用一次通流試驗(yàn)的方式來(lái)進(jìn)行精度校準(zhǔn)[2-3]，但一次通流試驗(yàn)一方面需要將對(duì)應(yīng)線路進(jìn)行停電，降低了變電站運(yùn)行穩(wěn)定性，對(duì)該地區(qū)負(fù)荷造成嚴(yán)重影響；另一方面，在利用一次通流試驗(yàn)進(jìn)行精度校準(zhǔn)過(guò)程中需要對(duì)一次設(shè)備加入大電流，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)互感器采集量判定光原理電流互感器的精度[4]，校準(zhǔn)過(guò)程中需要投入大量人力和物力，并且通流過(guò)程具有一定危險(xiǎn)性。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中光原理電流互感器在運(yùn)行維護(hù)時(shí)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本文提出一種光原理電流互感器不停電精度校準(zhǔn)方法，該方法可以有效解決傳統(tǒng)光原理電流互感器的精度校準(zhǔn)過(guò)程復(fù)雜、需占用大量人力物力以及設(shè)備停電降低變電站運(yùn)行穩(wěn)定性的問(wèn)題。通過(guò)該方法代替常規(guī)的利用一次通流試驗(yàn)進(jìn)行精度校準(zhǔn)的方法，有效提高運(yùn)行維護(hù)光原理互感器的工作效率和變電站運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)降低運(yùn)行維護(hù)成本。

1　原理與模型

光原理電流互感器安裝初期，需要通過(guò)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行通流試驗(yàn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)光原理電流互感器的精度校準(zhǔn)。當(dāng)光原理電流互感器在光源正常的情況下，其精度可長(zhǎng)期保持在較高水平。對(duì)于雙套配置的電流互感器，在對(duì)其中1套進(jìn)行維修更換時(shí)，可以將另1套作為精度基準(zhǔn)，通過(guò)比對(duì)的方式進(jìn)行校準(zhǔn)[5]。根據(jù)這一原理，本文提出了不停電精度校準(zhǔn)方法模型，如圖1所示。通過(guò)選取雙套設(shè)備中另1套未停電設(shè)備(單套設(shè)備時(shí)選取相鄰設(shè)備)作為標(biāo)準(zhǔn)參考源，利用便攜式采集裝置同時(shí)檢測(cè)未停電設(shè)備和新安裝設(shè)備在不同工作狀態(tài)下的數(shù)值，再通過(guò)互感器廠家提供的參數(shù)修改軟件，對(duì)新安裝設(shè)備在各個(gè)狀態(tài)值下的誤差進(jìn)行調(diào)整，最終完成新安裝設(shè)備的精度校驗(yàn)。

利用廠家的采集卡數(shù)據(jù)修改軟件進(jìn)行采集卡參數(shù)修改，修改過(guò)程中，保證2套采集卡電流幅值與相角的誤差小于0.02%，比對(duì)合格后，再改變負(fù)荷，重復(fù)之前的比對(duì)校核過(guò)程，最后經(jīng)3處以上比對(duì)點(diǎn)校準(zhǔn)無(wú)誤后，可確定新安裝采集卡精度合格，校準(zhǔn)過(guò)程結(jié)束。

圖1 不停電精度校準(zhǔn)方法模型

2　具體方案設(shè)計(jì)

實(shí)施步驟如圖2所示。首先確定更換間隔，將此間隔內(nèi)的雙套采集卡中需更換的1套所對(duì)應(yīng)的線路保護(hù)、母線保護(hù)退出。保護(hù)退出后，通過(guò)采集卡與合并單元相互連接的光纖，對(duì)待更換的采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。備份完成后，開始對(duì)需更換的1套采集卡進(jìn)行更換。

圖2 比對(duì)法實(shí)施步驟

更換完成后，對(duì)新安裝的采集卡進(jìn)行上電，將備份數(shù)據(jù)導(dǎo)入到新安裝采集卡內(nèi)，作為待修改數(shù)據(jù)。通過(guò)2套采集卡對(duì)應(yīng)的合并單元上的光電轉(zhuǎn)換口，對(duì)2套采集卡的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該光電轉(zhuǎn)換口主要為智能變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)分析儀輸送數(shù)據(jù)，對(duì)保護(hù)的正常運(yùn)行不會(huì)造成影響。

如圖3所示，通過(guò)具有核相功能的手持式測(cè)試儀(如PAM300光數(shù)字萬(wàn)用表)對(duì)2套采集卡輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，比對(duì)過(guò)程中由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員負(fù)責(zé)改變線路負(fù)荷，在負(fù)荷改變過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試儀的核相功能對(duì)2套采集卡的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算。

圖3　具有核相功能測(cè)試儀應(yīng)用接線圖

根據(jù)誤差值的大小，利用廠家的采集卡數(shù)據(jù)修改軟件進(jìn)行采集卡參數(shù)修改。修改完成后，保證2套采集卡電流幅值與相角的誤差小于0.05%，如圖4 所示，比對(duì)合格后，再改變負(fù)荷，重復(fù)之前的比對(duì)校核過(guò)程，最后經(jīng)3處以上比對(duì)點(diǎn)校準(zhǔn)無(wú)誤后，可確定新安裝采集卡精度合格，校驗(yàn)結(jié)束。

最后通過(guò)查看對(duì)應(yīng)線路保護(hù)與母線保護(hù)，確定保護(hù)采集電流量正確，保護(hù)無(wú)差流，投入保護(hù)，校準(zhǔn)結(jié)束。

(a)

(b)圖4　精度比較結(jié)果

3　應(yīng)用案例

本文所提出的一種光原理電流互感器不停電精度校準(zhǔn)方法在遼寧盤錦220 kV南環(huán)變電站光原理電流互感器問(wèn)題采集卡的更換過(guò)程中得到應(yīng)用。如圖5所示，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不停電校準(zhǔn)方法分別對(duì)7個(gè)間隔、共計(jì)15塊的問(wèn)題采集卡進(jìn)行了更換。

以其中某一間隔A相I套光原理電流互感器發(fā)生故障為例，更換過(guò)程如下：

a. 由運(yùn)維人員申請(qǐng)帶電更換二次采集模塊；

b. 退出I套相關(guān)保護(hù)(線路、母線)；

c. 通過(guò)軟件下載原采集器模塊內(nèi)參數(shù)；

d. 關(guān)閉該間隔I套光原理電流互感器二次電源；

e. 更換I套采集器；

f. 投入該間隔I套光原理電流互感器二次電源；

g. 將保存參數(shù)下載至新采集器；

h. 將I套MU與II套MU輸出接入PAM300光數(shù)字萬(wàn)用表的光口1和光口2，進(jìn)入報(bào)文分析→F5核相功能→F1填加A相光原理電流互感器通道，得出比值差及相角差，界面如圖6所示；

i. 通過(guò)調(diào)試軟件對(duì)光原理電流互感器極性和誤差進(jìn)行校正；

j. 在網(wǎng)絡(luò)分析儀上，對(duì)比I、II套三相波形，確認(rèn)相序正確；

k. 投入I套相關(guān)保護(hù)，完成校準(zhǔn)過(guò)程。

圖5　現(xiàn)場(chǎng)精度校準(zhǔn)接線圖

圖6　精度校準(zhǔn)比較結(jié)果

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比對(duì)結(jié)果分析可知，文中提出的一種光原理電流互感器不停電精度校準(zhǔn)方法應(yīng)用效果良好，有效提高了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作效率，節(jié)約了更換維修時(shí)間，大大提高變電站的供電可靠性。此外，文中所提出的校準(zhǔn)方法的應(yīng)用主要針對(duì)2次及2次以內(nèi)精度校準(zhǔn)工作，當(dāng)精度校準(zhǔn)工作超過(guò)2次以后，精度誤差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)不能確定，未來(lái)對(duì)于如何提高該校準(zhǔn)方法在2次以上精度校準(zhǔn)工作中的應(yīng)用還有待繼續(xù)研究。