交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)有關(guān)問題的探討

張靜

（浙江國華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 余姚 315400）

交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)有關(guān)問題的探討

張靜

（浙江國華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 余姚 315400）

采用數(shù)字技術(shù)的交流采樣測(cè)量裝置已廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站的保護(hù)、測(cè)量遠(yuǎn)動(dòng)、控制系統(tǒng)中，介紹了交流采樣測(cè)量裝置的工作原理及誤差來源，提出了交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)應(yīng)注意的問題，以實(shí)例介紹了基本誤差的校驗(yàn)過程。

交流采樣；測(cè)量裝置；現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

交流采樣測(cè)量裝置指采用交流采樣測(cè)量技術(shù)的遠(yuǎn)動(dòng)終端、智能化廠站測(cè)控單元、高壓監(jiān)測(cè)、保護(hù)測(cè)量一體化等測(cè)量控制裝置[1]。 隨著交流數(shù)字技術(shù)的成熟及電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站的繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、綜合自動(dòng)化等系統(tǒng)。

為了確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，規(guī)范交流采樣測(cè)量裝置運(yùn)行、維護(hù)和檢驗(yàn)工作，國家電網(wǎng)公司在《國家電網(wǎng)公司電測(cè)技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》中， 將交流采樣測(cè)量裝置納入了電測(cè)技術(shù)監(jiān)督的主要對(duì)象之一，結(jié)合一次設(shè)備的檢修，應(yīng)進(jìn)行交流采樣測(cè)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作。

1 采樣測(cè)量裝置的性能比較及交流采樣誤差分析

1.1 數(shù)據(jù)采樣原理及比較

直流采樣即對(duì)經(jīng)過直流整流后的直流量進(jìn)行采樣測(cè)量，而交流采樣測(cè)量裝置是將工頻交流電量的量值經(jīng)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳送至本地或遠(yuǎn)端顯示器的測(cè)量裝置，例舉遠(yuǎn)動(dòng)終端的2種數(shù)據(jù)采樣方式，如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)動(dòng)終端的2種數(shù)據(jù)采樣方式

從圖1中看出，在傳統(tǒng)的電測(cè)量變送器+直流采樣遠(yuǎn)動(dòng)終端方式中，被測(cè)交流量首先由變送器轉(zhuǎn)化成與之成線性比例的直流模擬量（一般 0～5 V 的直流電壓或 4～20mA 直流電流）， 再進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換形成符合傳輸規(guī)約要求的數(shù)字量送到調(diào)度中心主站系統(tǒng)。在交流采樣的遠(yuǎn)動(dòng)終端中，將二次測(cè)得的電壓、 電流直接送入交流采樣 RTU內(nèi)， 由算法運(yùn)算后獲得 P， Q， cosΦ 等數(shù)據(jù)值，通過中央通信單元對(duì)需要上送的數(shù)據(jù)打包成符合傳輸規(guī)約要求的數(shù)字量送到調(diào)度中心主站系統(tǒng)。直流采樣方式存在的問題很明顯：測(cè)量精確度直接受整流電路的影響，對(duì)整流電路的參數(shù)調(diào)整較困難，電路受波形因素影響大等。采用交流采樣的方法能夠?qū)Ρ粶y(cè)量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，用軟件功能代替硬件的計(jì)算功能，因而實(shí)時(shí)性好、效率高、相位失真小，對(duì)于多參數(shù)的測(cè)量更適用。通過在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的實(shí)踐表明，采用交流采樣測(cè)量裝置有著更好的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

1.2 交流采樣測(cè)量裝置誤差來源

（1）采樣原理的誤差， 即用時(shí)間上離散的數(shù)據(jù)近似代替時(shí)間上連續(xù)的數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的誤差，這主要是由每個(gè)正弦信號(hào)周期中的采樣點(diǎn)數(shù)決定的， 實(shí)際取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度和 CPU 的處理時(shí)間。將連續(xù)的電壓和電流進(jìn)行量化也會(huì)產(chǎn)生量化誤差， 這主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)[2]。

（2）模擬量輸入變換器 TV 與 TA 的誤差。接入采樣測(cè)量裝置后，首先要經(jīng)過1個(gè)模擬量輸入變換器將大信號(hào)變?yōu)樾⌒盘?hào)，才能夠被 A/D 轉(zhuǎn)換器處理。該變換器的內(nèi)阻抗會(huì)對(duì)電壓、電流的有效值精度產(chǎn)生影響，變換器的相位移會(huì)影響測(cè)量的有功功率、無功功率的精度[3]。

（3）算法帶來的誤差。 常用的積分算法由于是用積分近似代替連續(xù)積分式，故有可能存在誤差。軟件運(yùn)算誤差還包括舍入誤差、計(jì)算誤差、小除數(shù)誤差等。

（4）外界環(huán)境因素對(duì)交流采樣測(cè)量裝置引起的誤差，主要有來自于電源電壓波動(dòng)、溫漂、零漂、頻率波動(dòng)和電磁干擾等因素。

2 交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)應(yīng)注意的問題

2.1 不同的通信規(guī)約

根據(jù)實(shí)際的傳輸要求，交流采樣測(cè)量裝置使用的通信規(guī)約種類繁多， 較常用的有： CDT， 101，103， 1801， N4F， XT9702， DISA 等。 即使是同一種規(guī)約，因?yàn)榻涣鞑蓸訙y(cè)量裝置生產(chǎn)廠家和設(shè)備型號(hào)的不同，也存在著差異，給檢定工作帶來了一定的困難。因此，檢驗(yàn)人員需要熟悉所用到的通信規(guī)約，并能解讀相關(guān)報(bào)文含義，明確采集裝置遙測(cè)系數(shù)的計(jì)算方法，被測(cè)量的滿碼值及數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的滿碼值，這樣才能在檢驗(yàn)過程中進(jìn)行正確的設(shè)置與判斷。

2.2 通信口的連接

交流采樣測(cè)量裝置目前大多都沒有設(shè)置專用的檢驗(yàn)接口。現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，只能通過斷開交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)有的通信口讀取數(shù)據(jù)。通信的接口有串口 RS-232 和 RS485、 網(wǎng) 絡(luò) RJ-45 及 USB等。校驗(yàn)人員需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)用的通信口通過各種轉(zhuǎn)接口來實(shí)現(xiàn)連接， 如 RS-232 轉(zhuǎn) USB， RS-485 轉(zhuǎn) RS-232 等。

2.3 裝置的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

交流采樣測(cè)量裝置若在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)過程中發(fā)生基本誤差超差，則需要進(jìn)行校準(zhǔn)。由于設(shè)備生產(chǎn)廠家的不同，校準(zhǔn)的方法和軟件結(jié)構(gòu)也不盡相同。 少數(shù)采用硬件進(jìn)行調(diào)整， 如天億的 DMP300；大多數(shù)交流采樣測(cè)量裝置是通過軟件進(jìn)行校準(zhǔn)。這要求校驗(yàn)人員在工作進(jìn)行前要詳盡了解校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法，如有改動(dòng)，在校驗(yàn)前后都需要對(duì)交流采樣測(cè)量裝置的軟件進(jìn)行備份。如果校驗(yàn)過程中，對(duì)軟件做了修改，則需要對(duì)軟件進(jìn)行重新下裝替換。

2.4 不同交流采樣測(cè)量裝置的特殊功能

有的生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品增加了一些特殊的功能：如有的規(guī)定必須判斷一次斷路器的位置指示是在合閘位置時(shí)才能進(jìn)行采樣，而有的則要求合上控制電源才能進(jìn)行采樣等。校驗(yàn)人員應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)備生產(chǎn)廠的說明書，熟悉設(shè)備的相關(guān)功能，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，有針對(duì)性地采取不同的操作措施。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)的專業(yè)配合

應(yīng)用在廠站端間隔層的交流采樣測(cè)量裝置，大多是繼電保護(hù)、測(cè)量等多專業(yè)共用。在對(duì)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，必須與其他專業(yè)人員進(jìn)行配合。在對(duì)運(yùn)行或檢修中的裝置進(jìn)行在線、離線校驗(yàn)時(shí)，都應(yīng)考慮是否需要退出相關(guān)的保護(hù)壓板等措施，在確認(rèn)做好必要的安全措施后，方可對(duì)交流采樣測(cè)量裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。

2.6 裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)環(huán)境

交流采樣測(cè)量裝置通常固定在現(xiàn)場(chǎng)盤柜上或是在線運(yùn)行中，校驗(yàn)工作通常必須配合一次設(shè)備停電檢修時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。校驗(yàn)時(shí)要求環(huán)境溫度15～35℃， 相對(duì)濕度 45%～75%[4]。 如果 現(xiàn)場(chǎng)不能達(dá)到要求，將直接影響校驗(yàn)結(jié)果。因此，校驗(yàn)人員進(jìn)行工作前，需要了解現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，若有影響量（如溫度、 濕度、 工作電源電壓等）超過了規(guī)程所允許的使用范圍極限，則不宜進(jìn)行檢驗(yàn)。如必須進(jìn)行校驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)只能作為參考或與運(yùn)行工作狀態(tài)下進(jìn)行比較，不能代替規(guī)程中規(guī)定的周期校驗(yàn)。

3 交流采樣測(cè)量裝置的基本誤差校驗(yàn)

下面采用 CL301V2 作為標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置， 舉例說明實(shí)際操作過程中交流采樣測(cè)量裝置的誤差檢驗(yàn)過程。

3.1 連接施加的標(biāo)準(zhǔn)電流、 電壓源回路

嚴(yán)格遵守作業(yè)指導(dǎo)書，將電壓、電流連接導(dǎo)線接入被檢驗(yàn)單元回路側(cè)的端子排，要保證連接牢固接觸良好。與交流采樣測(cè)量裝置的電流電壓二次回路應(yīng)完全脫離，有可靠明顯的斷開點(diǎn)。

3.2 連接與設(shè)置 RTU、標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置

如采用串口， 需要對(duì)匹配的 COM 設(shè)置波特率、檢驗(yàn)位、協(xié)議；若采用網(wǎng)絡(luò)口，則需要設(shè)置端口號(hào)（一般主站為 2404）、 IP 地址（處理器的裝置 IP 地址）與掩碼等， 校驗(yàn)前先測(cè)試三者間的通信是否正常，圖2為通信設(shè)置及測(cè)試界面。

圖2 通信設(shè)置及測(cè)試界面

3.3 錄入?yún)?shù)

輸入標(biāo)準(zhǔn)裝置與被測(cè)交流采樣測(cè)量裝置的技術(shù)參數(shù)，如串號(hào)、型號(hào)、線路號(hào)、準(zhǔn)確度、測(cè)量檢定的環(huán)境參數(shù)、RTU 參數(shù)等，圖3 為參數(shù)錄入界面。

3.4 設(shè)置通信規(guī)約

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交流采樣測(cè)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。現(xiàn)場(chǎng)常用的通信規(guī)約參數(shù)配置整理如表1所示。

圖3 參數(shù)錄入界面

表1 不同通信規(guī)約與 CL301V2 檢定裝置的參數(shù)設(shè)置

3.5 設(shè)置檢定點(diǎn)

即對(duì)交流采樣測(cè)量裝置的誤差檢定點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。一般按等分原則選取。電流、電壓、頻率、相位角和功率因數(shù)基本誤差檢驗(yàn)，檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)不少于6點(diǎn)，通常取 6點(diǎn)。對(duì)有功功率和無功功率（單向）， 選取 6 個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)， 還應(yīng)增加被測(cè)量范圍的中心值及功率因數(shù)影響值。

3.6 校驗(yàn)

接線和設(shè)置全部完成檢查無誤后，可以開始檢驗(yàn)。輸出過程中最好不要強(qiáng)行退出，否則會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)源的輸出控制。測(cè)試過程中，可以監(jiān)測(cè)通信口數(shù)據(jù)， 查詢 CL301V2 與 RTU，檢驗(yàn)裝置通信的情況，及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行監(jiān)視判斷。

[1]Q/GDW 140-2006 國 家 電 網(wǎng) 公 司 企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 交 流 采 樣測(cè) 量 裝 置 運(yùn) 行 檢 驗(yàn) 管 理 規(guī) 程[S].2006.

[2]沈 金 官 .電 網(wǎng) 監(jiān) 控 技 術(shù) [M].北 京 ： 中 國 電 力 出 版 社 ，1997. [3]趙修民.測(cè)量用互感器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986. [4]DL/T 630 中 華 人 民 共 和 國 電 力 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 交 流 采 樣 遠(yuǎn)

動(dòng) 終 端 技 術(shù) 條 件[S].1997.

（本文編輯：楊 勇）

Study on Field Verification of AC Sam p ling M easurement Unit

ZHANG Jing
（Zhejiang Guohua Yuyao Fuel Gas Power Generation Co.， Ltd， Yuyao Zhejiang 315400， China）

AC samplingmeasurement unit based on digital technique has been extensively employed in protection of power plants and substations， telecontrolmeasurement and control system.The paper introduces working principle of AC samplingmeasurement unit and the error source aswell as precautions in field verification of AC samplingmeasurementunit； italso illustrates verification of intrinsic errors.

AC sampling； measurement unit； field verification

TM933

： B

： 1007-1881（2012）11-0000-03

2012-01-13

張 靜（1977-）， 女， 廣西昭平人， 助理工程師，從事發(fā)電廠測(cè)量技術(shù)工作。