多功能互感器操作系統(tǒng)設(shè)計與實踐

【摘要】電能生產(chǎn)一體化體系建設(shè)中，對電壓高低調(diào)動控制提出了嚴(yán)格要求，創(chuàng)建現(xiàn)代化電壓調(diào)配模式是電力業(yè)改革重點。多功能互感器是新時期電力系統(tǒng)的先進(jìn)裝置，在原有互感器結(jié)構(gòu)功能基礎(chǔ)上實施優(yōu)化改造，創(chuàng)建了多功能特點的新型互感器裝備，減小了電網(wǎng)值班人員監(jiān)控作業(yè)難度。本文分析了多功能互感器功能特點，從電壓互感器、電流互感器等方面設(shè)計最優(yōu)化操作系統(tǒng)，為實際電網(wǎng)調(diào)控提供可行性指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】多功能;互感器;操作系統(tǒng);設(shè)計應(yīng)用

互感器是現(xiàn)代電網(wǎng)工程改造的主要調(diào)控裝置，其可根據(jù)區(qū)域電壓高低指標(biāo)要求執(zhí)行調(diào)度方案，保證原始高壓電符合區(qū)域用電標(biāo)準(zhǔn)，防止電壓過高而引起一系列的意外事故。為了更好地利用互感器參與電網(wǎng)調(diào)度，必須要對電流式、電壓式等互感器采取優(yōu)化設(shè)計方案，按照電力產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定操作流程，從而滿足高低電壓轉(zhuǎn)換流程的操控要求。因此，多功能互感器也要在相對穩(wěn)定的操作系統(tǒng)下運(yùn)行，以維持電力系統(tǒng)作業(yè)模式的安全可靠性。

一、多功能互感器特點

互感器又稱為儀用變壓器，能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護(hù)系統(tǒng)。近年來電力科技水平不斷提升，電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)所配備的專用儀表更加多樣化，多功能互感器是未來電力工程改造不可缺少的裝置。從實際應(yīng)用情況分析，多功能互感器所設(shè)定的功能類別較多，適應(yīng)了大范圍電網(wǎng)操作模式運(yùn)行要求，從而促進(jìn)了多功能互感器的普及應(yīng)用。

1.安全性

我國電網(wǎng)工程進(jìn)入自動化改造階段，電網(wǎng)內(nèi)控裝置需要相對安全的環(huán)境，才能實現(xiàn)電能資源的最優(yōu)化調(diào)度。選用多功能互感器與測量儀表和計量裝置配合，可以測量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能;與繼電保護(hù)和自動裝置配合，可以構(gòu)成對電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動控制。

2.穩(wěn)定性

從電力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)來看，互感器工作狀態(tài)具有廣泛的影響力，直接影響到電力系統(tǒng)測量、計量的準(zhǔn)確性和繼電器保護(hù)裝置動作的可靠性。多功能互感器使用保持著穩(wěn)定狀態(tài)，通過對電壓、電流等標(biāo)準(zhǔn)的綜合調(diào)控，協(xié)調(diào)了系統(tǒng)一次、二次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，避免影響到電能資源的有序調(diào)配。

3.監(jiān)控性

現(xiàn)代電力產(chǎn)業(yè)注重監(jiān)控體系建設(shè)，以信息技術(shù)為中心指定監(jiān)控系統(tǒng)，維持互感器內(nèi)外裝置的最優(yōu)化運(yùn)行。多功能互感器可對供電區(qū)實施安全監(jiān)控，就是將交流電壓和大電流按比例降到可以用儀表直接測量的數(shù)值，便于儀表直接測量，同時為繼電保護(hù)和自動裝置提供電源。

二、電壓互感器操作系統(tǒng)設(shè)計

電壓互感器是電力系統(tǒng)常用裝置之一，采用高低電壓控制方法執(zhí)行運(yùn)作體系，維持了區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度流程的規(guī)范化，這些都適用于現(xiàn)代電力工程標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行要求。由于傳統(tǒng)操控模式不足，電壓互感器在實際轉(zhuǎn)換過程中易產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，導(dǎo)致電信號傳輸失去了應(yīng)有的操控效率。設(shè)計多功能互感器操作系統(tǒng)需注重檢查、接線、負(fù)荷等方面的安全控制，綜合提升互感器裝置的可利用價值。

1.檢查操作

正式啟動互感器之前，要對其性能狀態(tài)詳細(xì)檢查，確?；ジ衅鹘Y(jié)構(gòu)無異常后正式運(yùn)行，這樣可以降低互感器工作期間的風(fēng)險系數(shù)。電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項目進(jìn)行試驗檢查，這是操作系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)電流指標(biāo)控制的最佳狀態(tài)，例如，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等檢查。

2.接線操作

電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測量儀表、繼電保護(hù)裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)。電工人員在接線操作中要顧及調(diào)控要求，選擇最優(yōu)方式完成電流互感器線路的調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)。此外，要注意極性的正確性，使線路負(fù)荷電壓互感器動作執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)需求。

3.負(fù)荷操作

接在電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷的容量應(yīng)合適，接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷不應(yīng)超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測量的正確性。信息技術(shù)條件下，可選用計算機(jī)處理器作為負(fù)荷控制平臺，根據(jù)線路運(yùn)行狀態(tài)及操作要求，選擇相對穩(wěn)定的負(fù)荷調(diào)控方式，維持系統(tǒng)工作流程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.絕緣操作

為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點接地，這是絕緣操作系統(tǒng)不可少的措施。因為接地后，當(dāng)一次和二次繞組間的絕緣損壞時，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。未來電壓互感器安全系數(shù)將會提升，絕緣控制系統(tǒng)是防范意外事故的有效措施之一，數(shù)字化絕緣器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛。

三、電流互感器操作系統(tǒng)設(shè)計

電流互感器是通過調(diào)節(jié)電流指標(biāo)，對電力線路載荷大小實施調(diào)控，進(jìn)而維持系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)行的最穩(wěn)定狀態(tài)。電流互感器是多功能互感器的另一大類別，同樣適用于電網(wǎng)自動化生產(chǎn)與調(diào)度，以電流標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為準(zhǔn)控制線路運(yùn)行，從而提高了操作系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。筆者認(rèn)為，多功能電流互感器設(shè)計包括：

1.變比控制

電流互感器需在特定變比標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行，才能進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，防止線路過載運(yùn)行產(chǎn)生的異常問題。設(shè)計操作系統(tǒng)需按被測電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增，容易增加線路電流量的耗損率。同時，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。“變比”是互感器多元化控制的一個關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，對系統(tǒng)調(diào)度效率也有影響。

2.開路控制

從安全角度分析，開路對互感器內(nèi)接線具有破壞性作用，且容易造成線路燒壞等問題。電流互感器操作系統(tǒng)中二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈;同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。一般來說，系統(tǒng)要配備專用安全裝置作為輔助，提高互感器的可操控性能，進(jìn)而適應(yīng)開路控制的多功能要求。

3.保護(hù)控制

對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點，應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置，增加互感器裝置的多功能保護(hù)方式，以最優(yōu)化模式參與系統(tǒng)調(diào)度流程。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中，這樣對電流互感器運(yùn)作流程具有廣泛的保護(hù)作用。

4.故障控制

基于自動化技術(shù)條件下，多功能互感器故障問題不斷增多，這是由于互感器結(jié)構(gòu)性能與內(nèi)部配置不協(xié)調(diào)所致。故障控制系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)中，為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時的損傷，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè);為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點側(cè);堅持標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是提高互感器功能的關(guān)鍵。

四、結(jié)論

電力行業(yè)是社會現(xiàn)代化發(fā)展的主要科技產(chǎn)業(yè)，興建電力工程可滿足區(qū)域用電一體化建設(shè)要求，開辟了智能型電網(wǎng)調(diào)度的新模式。為了擺脫傳統(tǒng)電力作業(yè)模式的不足，必須從電能資源調(diào)度實施有效方案，借助電能控制裝置輔助系統(tǒng)運(yùn)行。多功能互感器是調(diào)節(jié)電壓、電流的核心裝置，用其不僅方便了供電單位作業(yè)監(jiān)控與管理，也是保障區(qū)域電網(wǎng)安全運(yùn)行的有利條件。因此，對電壓互感器、電流互感器等設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化操作系統(tǒng)，是促進(jìn)電網(wǎng)智能化改革的重點內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1]李九虎，鄭玉平，古世東，須雷.電子式互感器在數(shù)字化變電站的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化.2007（07）.

[2]徐大可，趙建寧，張愛祥，鑒慶之，黃德祥，孫志杰.電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù).2007（01）.

[3]于文斌，李巖松，張國慶，高樺，郭志忠，楊以涵.光學(xué)電流互感器的性能分析與試驗研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2006（03）.

[4]王鵬，羅承沐，張貴新.基于低功率電流互感器的電子式電流互感器[J].電力系統(tǒng)自動化.2006（04）.

作者簡介：賈玲（1966—），女，山西太原人，大學(xué)本科，高級工程師，研究方向：電磁計量。