試論移動校準平臺在電網中的應用

王凱峰　李壘

【摘要】本文研制的移動校準平臺對國內電力現場校驗方式的推動提供了技術支持和設備保障。開展現場校驗工作，準確評估送檢設備性能，提高了現場檢測效率，縮短停電檢修時間，提升供電的穩定性和安全性。

【關鍵詞】輸變電；設備檢修；校準平臺

1、移動校準平臺的硬件架構

1.1結構設計

校準平臺按功能可分為駕駛室和試驗區。試驗區內安裝溫濕度控制系統，確保試驗環境滿足要求。儀器設備之間采用1U板隔開，儀器架前端通過壓板加強儀器的安全穩固性。儀器架采用減震器支撐，以吸收車輛行駛過程中顛簸引起的車輛底盤減振系統無法吸收的高頻率振動，可有效的保證校驗儀器及其接線的穩定性及可靠性。設備的內部及接線端子間采用特殊的膠封處理，可有效的防止接線松動、接觸不良等引起的儀器的失靈及誤差。試驗區內通過車輛配套的視屏監控系統對試驗現場進行實時監控，并配有無線耳機及呼唱系統進行操作指示。

1.2電源設計

在供電模式上分三相電源供電和單相電源供電兩種供電模式，其中三相電源模式為主要供電模式；在供電安全性上，電源系統內增加了多路選擇開關和繼電器，確保在不同使用模式下車載設備的正常工作和設備安全。采用三相電源供電時，三相電源通過車載的交直流高壓電源為200kv交直流標準裝置供電，確保200kv交直流測量系統相關試驗的開展；三相電源中引出的單相電路能夠對車內的照明系統、空調、其它車載標準裝置、工控機以及插座進行供電，保證車內設備的正常工作和試驗項目的開展；當現場供電電源電能質量無法滿足需要或進行精密測量時，可以打開車內的高穩源為車載標準裝置、工控機以及插座供電，確保設備的正常使用和相關工作的開展。由于高穩源功率有限，在進行電路設計時，高穩源僅對車內精密測量設備進行供電，而空調等大功率電器或照明等對電能質量要求較低的設備仍然通過三相電源直接供電。

為確保車載標準裝置不會同時被兩路電源供電造成危險，不同電路間設置了保護用繼電器，確保有且僅有一路電源能對標準裝置等設備進行供電。當高穩源打開時，三相電源直接供電線路內的繼電器會迅速切斷，并且無法進行合閘操作；當高穩源關閉時，三相電源供電線路內的繼電器會導通，為相關設備供電。當試驗現場無法提供三相電源時，本校準平臺也可以通過單相電源進行供電，確保校準平臺內的設備的正常工作。另外，校準平臺為工控機單獨配置了UPS電源，在外部供電電源意外斷電時為工控機供電，保證實驗人員有時間對實驗數據等重要信息進行保存操作。

2、移動校準平臺軟件

移動校準平臺軟件采用C++Builder開發，完成平臺用戶管理、試品管理、車載標準裝置操作和試驗數據處理等功能。軟件內集成數據處理模板和證書模板，提高數據處理效率。

數據處理模塊為每項實驗設定了典型的不確定度分析方法，實驗人員只需選擇不確定度分量類型和填寫不確定度分量值。當不確定度分量值全部填寫或計算完成并填寫包含因子k值后，可自動計算得到合成不確定度ue和擴展不確定度U。

為了保障本平臺的正常運行和更新，僅有實驗管理員有權對軟件數據庫等進行修改，降低由于誤操作或者錯誤操作影響軟件正常運行。由于數據處理模塊基于數據處理模板和實驗證書模板運行，在因為外部原因（如實驗證書風格更新，數據處理方式更新）需要進行維護時，只需要通過更新相關模板的方式即可完成。因為實驗設備更換或評價方式改變需要對不確定度分析方式進行變更時，管理員可直接在軟件后臺更新每個實驗項目的不確定度評價方法。

3、移動校準平臺的核心技術

3.1模擬大功率標準電阻

模擬大功率標準電阻的原理如圖1所示，模擬大功率標準電阻為四端網絡，由電流變換模塊和模擬電阻模塊組成，電流變換模塊通過電流比較儀將輸入電流信號I1按比例k1變小為I2，模擬電阻模塊為I-V變換網絡，根據設定的電阻值將電流變換模塊變換后的電流I2變為輸出電壓U給測試儀電壓測試回路。通過電流變換模塊和模擬電阻模塊模擬傳統實物電阻，可有效降低電阻體積和實際消耗功率，適應現場工作需要。

圖1.模擬大功率標準電阻原理框圖

圖2為I-V變換模塊原理示意圖，校準裝置在該模塊中通過Ain、N兩個端子接收電流比較儀產生的電流激勵信號I2，該信號經過無感精密電阻R、精密運放OPA228組成的I-V變換電路后輸出電壓信號u1，并滿足關系式u1=k2×I2，其中k2為固定比例系數，與R阻值有關。

圖2.變換模塊原理示意圖

3.2高穩介損標準裝置

傳統的串聯型損耗標準器一般由高壓電容器與低壓電阻直接串聯而成，而各不同阻值的電阻被封裝到一起，通過外接導線進行連接或通過電子開關進行切換。當標準器承受試驗電壓達到10KV時，R上承受的電壓最高可達到1KV，因此串聯型介質損耗標準器對其匹配電阻R的功率及溫度系數的要求非常高。事實上匹配電阻阻R值的穩定性也是影響該原理介質損耗標準器損耗值穩定性的主要原因之一。

高穩介損模型如圖3所示，為最大限度的控制分布電容Cg對標準介質損耗因數的影響，在主電容低壓端與屏蔽輸出端子之間并入分壓電容Cg2，其電容量為C10的100倍。通過增大合成分布電容Cg電容量，有效的降低主電容原固有分布電容其對地分布電容Cg對整個測量支路的影響，同時通過阻抗分壓作用降低匹配電阻R的工作電壓，還可以降低匹配電阻R的阻值，達到降低功耗提高穩定性的目的。此外隨著分壓電容Cg2的引入，通過公式R=（D-D0）/（ （C10+Cg））可以得到不同D對應的匹配電阻R23。增大合成分布電容值Cg將匹配電阻阻值降低了約兩個數量級，大大降低了對R的要求，實現介質損耗值穩定性的提高。

圖3.高穩介損模型

從校準數據可以看出，高穩介損標準裝置的準確度優于0.5%，滿足現場實驗要求。

參考文獻：

[1]張軍，雷民，項瓊，等.基于功率型場效應管的有載分接開關測試儀校驗裝置的研制[J].電測與儀表，2009

[2]張軍，雷民，王斯琪，等.輸電線路工頻參數測試儀標準裝置的研制[J].電測與儀表，2011