半電子式電流互感器角差異常原因分析及解決措施

陳玩通

摘? 要：通過分析數(shù)字化變電站半電子式電流互感器角差異常的原因，提出了一系列有效的解決方法，以期為相關單位提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：數(shù)字化變電站;半電子式電流互感器;信號轉換器;同步信號發(fā)生器

中圖分類號：TM45? ????????????文獻標識碼：A?? ????????????文章編號：2095-6835（2014）23-0056-02

電子式電流互感器分為測量用和保護用兩類，因兩者的工作范圍不同，一般無法采用一種電流互感器同時實現(xiàn)上述兩種功能。但可將測量用互感器與保護用互感器組裝在一起，并由不同的傳感器分別實現(xiàn)測量和保護的功能。電子式電流互感器在日常運行中會出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，進而影響了工作效率。因此，必須采取有效的方法解決異常問題，從而確保電子互感器正常運行。

1? 半電子式電流互感器的測試方法

半電子式互感器的誤差檢測與傳統(tǒng)互感器的誤差檢測有很大差別。這是因為被試電流互感器二次側輸出的模擬信號進入與其配合的合并單元后，會轉換為數(shù)字信號，無法與標準電流互感器二次輸出直接比對。因此，必須將標準或被試的輸出信號轉換為可比較的信號后，再通過相應的算法得出比差和角差。半電子式電流互感器測試接線如圖1所示。

由于采用了直接測量的方式，導致對校驗裝置的準確度要求較高（采樣變換回路與標準互感器的整體準確度應不低于0.05S級）。

圖1? 半電子式電流互感器測試接線

半電子式互感器的比值誤差定義與常規(guī)互感器的誤差定義一致，即對半電子式互感器測量時出現(xiàn)的誤差是因實際變比不等于額定變比而產(chǎn)生的。

半電子互感器相位差的定義為：一次端子的某一電流出現(xiàn)時，與之對應的數(shù)字數(shù)據(jù)，即合并單元輸出傳輸時兩者的時間差。由于合并單元內(nèi)部數(shù)據(jù)在處理和傳輸過程中存在延時，所以，半電子互感器的相位誤差等于相位差減去合并單元額定相位偏移φor與額定延遲時間tdr構成的偏移量φdr，即：

φθ=φ-（φor+φdr）.???????????????????????? （1）

φdr=-2πftdr.?????????????????????????????????? （2）

式（1）（2）中：φ—— 一次電流相量與二次輸出相量的相位差;

tdr——額定延遲時間;

f——額定頻率。

本次測試互感器的最高準確度為0.2S級，測試采用的標準互感器為0.01S級。為了滿足《電力互感器檢定規(guī)程》（JJG1021—2007）的要求，所采用的電子式互感器校驗儀的準確度不應低于0.04S級。

半電子式電流互感器的輸出信號為數(shù)字信號，難以與標準互感器輸出的模擬量作比對。因此，本次測試將標準互感器輸出的模擬量經(jīng)A/D轉換為數(shù)字量后，再與被測互感器輸出比較。

2? 半電子式電流互感器角差值異常分析

在現(xiàn)場調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)線路側電子式電流互感器角差值異常。各測量點的比差值都在合格范圍內(nèi)，角差值在低于80%額定一次電流值的情況下超差。當一次電流值大于80%的額定電流時，角差值恢復正常。以某線路側A相為例，實測誤差數(shù)據(jù)如表1所示。

表1? 某線路側A相數(shù)字信號實測誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實測

誤差

ε/%

-0.62

-0.32

-0.20

-0.12

-0.08

-0.08

φ/（′）

68

59

43

9

-1

0

從表1中可以看出，當一次電流值接近80%的額定電流時，角差值處于合格范圍內(nèi);當一次電流值小于80%的額定電流時，角差值超出合格范圍。

由于現(xiàn)場電子式電流互感器是由傳統(tǒng)電流互感器與合并單元配合運行的，當出現(xiàn)角差異常現(xiàn)象時，需要從傳統(tǒng)互感器故障導致的角差異常和合并單元故障導致的角差異常兩方面考慮。現(xiàn)場對傳統(tǒng)式電流互感器單獨進行了試驗，將接入合并單元的二次模擬信號接入現(xiàn)場校驗儀進行測試。實測誤差數(shù)據(jù)如表2所示。

表2? 某線路側A相模擬信號實測誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實測

誤差

ε/%

-0.04

-0.04

-0.04

-0.02

-0.02

-0.02

φ/（′）

2

1

1

1

0

0

從表2中可以看出，傳統(tǒng)式電流互感器誤差處于合格范圍內(nèi)。因此，可將故障問題鎖定在合并單元本體上。現(xiàn)場常規(guī)電流互感器的變比為1 200/5，采用標準功率源輸出二次電流值為5 A的標準電流。將標準信號接入合并單元后，測試合并單元輸出的光信號（數(shù)字信號），如圖1所示。實測誤差數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3中可以看出，導致角差異常的原因是合并單元本體故障。合并單元插件可存儲對應通道內(nèi)交流插件的內(nèi)部標變系數(shù)。由于交流插件的各通道輸入類型可變，導致測量電流、保

護電流、電壓和外接電壓通道的標變系數(shù)均不同，比如電壓（電壓互感器變比為100 V/3.3 V）的標變系數(shù)為10 300;保護電流（電流互感器變比為30 A/3.9 V）的標變系數(shù)為701;測量電流（電流互感器變比為1.2/3.9 V）的標變系數(shù)為17 450.由于標變系數(shù)與實際裝置的合并單元插件、A/D插件和交流插件配合時存在細微變化，導致測試時角差存在異常。

表3? 某線路側A相合并單元實測誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實測

誤差

ε/%

-0.52

-0.30

-0.18

-0.08

-0.08

-0.04

φ/（′）

60

54

41

9

-2

-1

3? 解決方法

合并單元本體由不同功能插件組合使用，進入合并單元的模擬量由交流插件采集傳送到A/D插件采樣，A/D的原始采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至合并單元插件后進行數(shù)據(jù)處理。

應及時更換合并單元問題插件并調(diào)整刻度，從而使合并單元插件存儲的標變系數(shù)能與相關插件配合。值得注意的是，調(diào)整應精確，從而保證其精度。更換插件后的實測誤差數(shù)據(jù)如表4所示。

表4? 某線路側A相數(shù)字信號調(diào)整后的實測誤差數(shù)據(jù)

一次額定電流/%

1

5

20

80

100

120

誤差

限值

ε/%

0.75

0.35

0.20

0.20

0.20

0.20

φ/（′）

30

15

10

10

10

10

實測

誤差

ε/%

0.14

0.12

0.08

0.02

0.02

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測試結果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動態(tài)觀測、提高繼電保護可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設的基礎裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎測量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運作，需要我們重視對半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測試結果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動態(tài)觀測、提高繼電保護可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設的基礎裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎測量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運作，需要我們重視對半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator

0.00

φ/（′）

-7

-7

-1

-4

-5

-7

從表4中可以看出，測試結果均處于合格的誤差范圍內(nèi)。

4? 結束語

綜上所述，半電子式電流互感器是電網(wǎng)動態(tài)觀測、提高繼電保護可靠性和數(shù)字電力系統(tǒng)建設的基礎裝備，它將在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎測量作用。為了保障半電子式電流互感器正常運作，需要我們重視對半電子式電流互感器故障的分析和解決工作。

參考文獻

[1]張健康，粟小華，胡勇，等.智能變電站保護用電流互感器配置問題及解決措施[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014（07）.

[2]李澤科，黃巍，陸榛，等.GIS電子式互感器輸出異常原因分析及處理[J].電力與電工，2012（04）.

〔編輯：張思楠〕

Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures

Chen Wantong

Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.

Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator