智能變電站電子式互感器試驗方法的探討與實踐

王曄 傅振宇 陳麗娟 郭賑夏

摘要：互感器作為電力系統最主要的供電設備之一，其可靠運行程度直接關系到電力系統的安全穩定運行。互感器試驗是互感器極性、變比、精度的重要檢測手段。隨著電網的發展和技術的提高，智能變電站技術日臻成熟，電子式互感器已經取代傳統互感器，實現了數字化與智能化，為建設智能電網奠定了基礎。根據遼寧220kV馬山智能變電站羅氏線圈原理的電子式互感器的現場應用情況，對互感器試驗方法進行探討與實踐，驗證該方法的通用性、可行性和精確性是討論的重點。

關鍵詞：智能變電站;電子式互感器;比差;角差;合并單元

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0190-02

一、研究背景

智能變電站由智能化一次設備和網絡化二次設備組成，建立在IEC61850通信規約基礎上。[1]電子式互感器分屬智能化一次設備。電子式互感器的定義如下：一種裝置，由連接到傳輸系統和二次轉換器的一個或多個電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。在數字接口的情況下，一組電子式互感器共用一臺合并單元完成此功能。[2]電子式互感器分類如圖1所示。

雖然電子式互感器種類很多，但是無論采用哪種原理，其試驗方法是一致的。通常利用與標準源測量結果進行比較后修正電子式互感器參數使得極性、變比、精度滿足要求。

二、電子式互感器

1.結構組成

以220kV馬山智能變電站采用的有源羅氏線圈互感器為例說明，如圖2所示，其優點是精度高、無飽和、無二次開路、體積小、重量輕等。采集量經過雙A/D模數轉換實現了高精度、低誤差的信息傳送，保證了電能計量、測控與保護功能的準確實現。

2.工作原理

工作原理如圖3所示，電子式互感器由分壓電容、遠動模塊、取能線圈和計量、測量、保護用線圈以及相關組件組成。通過光纖傳給合并單元，再傳給計量、測量、保護裝置。其中的羅氏線圈出廠后變比固定，但是經過模數轉換之后變為數字量，轉換過程可以進行設置，也就是可以修改變比，所以與傳統線圈相比已經沒有了變比的概念，變比成為一個單純用于計算的參量[3]，可以稱它為“軟變比”。

三、工程實例

1.電壓互感器（EVT）試驗

EVT試驗方法如圖4所示，測量儀器為南京南瑞生產的PCS-221電子式互感器校驗儀。方法主體思想是通過比較傳統PT（標準PT）和EVT的測量結果來驗證EVT極性和精度[4]。

試驗過程如下：通過高壓試驗變壓器升壓，加高壓于母線上。標準PT、EVT分別掛接在母線上進行電壓測量。標準PT要可靠接地，接1a、1n兩相，經TV100-B4精密電壓變送器將100V左右電壓轉換為4V左右的電壓，然后傳給模擬量輸入插件。EVT經合并單元將測量量傳給數字量輸入插件。電源輸入用于外接電源，網口用于下載配置。測量與比較結果通過電子式互感器校驗儀窗口顯示。實際測量結果比較如表1，一個標準PT測量值對應兩個EVT測量值是因為雙A/D采集，220kV電壓等級每相對應兩個值是因為雙合并單元配置。比差和角差為標準PT測量值與EVT測量值比較得來，可以通過儀器直接讀數，讀數存在瞬時飄變現象，與理論計算有一定偏差。

表1 電壓互感器實際測量結果比較（選取2個間隔為例）

間隔名稱 相別 施加電壓（V） 標準PT測量值（V） EVT測量值（V） 比差（%） 角差（分）

220kV

I母PT A 7000 7084 7134 -0.400 4.56

7134 -0.450 3.91

B 7000 7050 7080 -0.260 4.87

7080 -0.270 3.22

C 7000 7154 7145 -0.267 2.75

7145 -0.277 2.82

220kV

II母PT A 7000 6942 6924 -0.130 5.19

6936 -0.260 8.06

B 7000 7005 7000 -0.160 3.67

6997 -0.190 8.92

C 7000 7200 7195 -0.030 6.50

7194 -0.020 6.90

2.電流互感器（ECT）試驗

ECT試驗方法與EVT試驗方法基本相同，高壓試驗變壓器改為大電流發生器，標準PT改為標準CT，TV100-B4精密電壓變送器改為5A/4V的電流變換器。試驗時要注意標準CT的P1、P2極性不要接反，以及防止CT二次開路問題。

實際測量結果比較如表2，一個標準CT測量值對應三個ECT測量值是因為保護雙A/D采集而測控單A/D采集，220kV電壓等級每相對應兩個值是因為雙合并單元配置。

3.數據分析

通過對以上數據統計分析發現，角差數值沒有上萬說明極性正確。但是測量結果與預期值存在一定差距，部分測量值已經超過國標，貌似精度不夠。相關標準要求66kV電壓等級，比差絕對值≤0.35%，角差絕對值≤10分;220kV電壓等級，比差絕對值≤0.20%，角差絕對值≤10分。例如實際效驗中，PT測量的相角差達到23.37′、-34.00%，CT測量的測控用線圈角差達到22.33′、保護用線圈比差達到20.00%。測量方法是否存在問題，EVCT是否精度不夠？答案當然不是，因為EVCT出廠時只是粗略校準，最后校準就是通過上訴方法試驗，對于存在偏差的EVCT需要進行系數校正。以上數據正是其系數校正的依據和標準。

四、結論與展望

電子式互感器無論原理如何，試驗方法具有通用性。本文通過對羅氏線圈互感器現場試驗證明了方法的可行性和精確性，測量結果滿足相關標準要求，數據具有一定參考價值，為日后新方法的研究積累了第一手資料。

智能電網以及智能變電站已經不再是書面上的一個概念，它已經真真切切應用于實際當中。電子式互感器作為智能變電站的一個重要設備，其試驗也同樣至關重要，相信新的、更科學、更精確的試驗方法將誕生，共同推進智能電網發展水平。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]IEC/TC38互感器技術委員會.IEC 60044-8-2002 第8部分：電子式電流互感器，2002：4.

[3]何衛.我國數字化變電站發展現狀及趨勢[J].賽爾電力自動化，2010，80（12）：1-29.

（責任編輯：王祝萍）