電子式互感器校驗裝置及方法的研究

杜 浪

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

電子式互感器校驗裝置及方法的研究

杜 浪

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

在我國工業(yè)的發(fā)展進步之下，互感器的校驗裝置也在高速發(fā)展進程中的，作為檢定電壓互感器同電流互感器的一種裝置，其已經(jīng)成為了目前多家機構(gòu)研究的熱點，基于此，本文分析了電子式互感器校驗裝置以及相關(guān)方法分析。

電子式互感器；校驗裝置；方法

引言

根據(jù)國家智能電網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃的要求，數(shù)字化變電站是其中的關(guān)鍵智能控制設(shè)備。對于一次采集部分而言，電子式互感器是基礎(chǔ)。電子式互感器取代傳統(tǒng)的電磁式互感器是時代發(fā)展的必然。

1 、互感器校驗裝置概述

早在上世紀(jì)50年代，對誤差作了新的定義。主要著重于手動互感器校驗裝置的發(fā)展，為電子式互感器性能的依據(jù)。60年代初國內(nèi)使用的互感器校驗裝置主要由國外進口或仿制國外，但互感器的發(fā)展對互感器校驗裝置的發(fā)展提出新的要求。用戶只需通過鍵盤和鼠標(biāo)操作計算機屏幕上的軟件系統(tǒng)，可以檢定10級至0.0l級電流互感器和電壓互感器。根據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對測試結(jié)果進行分析、計算、化整，并作出正確的判斷，適應(yīng)檢定高準(zhǔn)確度互感器的校驗裝置的需要。隨著微電子技術(shù)和計算機的發(fā)展，按規(guī)程要求完成互感器的全自動測試必不可少。人們對相對法實用普及型互感器校驗裝置提出更高的要求，使測試速度更快、糾錯能力更強、設(shè)備壽命更長。互感器校驗裝置從手動、單一功能向自動型甚至帶有微處理器的智能型發(fā)展，并采用最先進的虛擬裝置器設(shè)計理念。多年來相繼研制出多種互感器自動校驗裝置及智能裝置，裝置調(diào)壓器升降一次即可完成十二工位互感器的測試。開創(chuàng)了微機在互感器及其測試裝置器上的應(yīng)用，使測量覆蓋標(biāo)準(zhǔn)要求每個測量點。

2 、影響電子式互感器校驗精度的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)互感器的選取

電子式互感器的校驗主要是基于對二次信號的采集、處理和分析，因此一次信號傳變的精確度會直接影響整個校驗系統(tǒng)的精度。互感器校驗規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確度級別應(yīng)該至少高于被校驗互感器的準(zhǔn)確度級別兩個等級。比如，對數(shù)字化變電站計量用0.2S級的ECT進行校驗時，在選用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器時必須綜合考慮系統(tǒng)整體的校驗精度，所選用的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器準(zhǔn)確度應(yīng)該控制在0.02%以下。目前數(shù)字化計量系統(tǒng)的量值溯源體系還不是十分完善，電子式互感器在校驗時多選用更高精確等級的電磁式互感器作為標(biāo)準(zhǔn)器。隨著智能變電站的建設(shè)，尤其是在開展電子式互感器現(xiàn)場校驗和在線校驗時，必須按照相關(guān)規(guī)程并結(jié)合實際需要選用合適的標(biāo)準(zhǔn)互感器，保證電子式互感器的校驗精度。

2.2 高精度采集模塊

標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊后直接輸入到數(shù)據(jù)處理單元進行分析和計算，因此將數(shù)據(jù)采集單元的誤差控制一定范圍內(nèi)也是十分重要的。數(shù)據(jù)采集模塊的誤差主要來源于采樣單元模擬-數(shù)字(analog-digital，A/D)轉(zhuǎn)換器的量化誤差。對于不同的校驗系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道的信號可能存在一定的差異性，有時需要結(jié)合信號的特點選擇合適的數(shù)據(jù)采集模塊。為了盡可能避免數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精度不夠帶來的校驗裝置系統(tǒng)誤差，目前很多文獻采用由較高位A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的高精度采集卡或多位數(shù)字表來設(shè)計校驗系統(tǒng)。根據(jù)所選取的采集模塊的不同，其帶來的誤差也有差異。從實際應(yīng)用的情況來看，多采用高精度外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集卡或高精度數(shù)字多用表，這些成熟的商用數(shù)據(jù)采集設(shè)備都并非針對電子式互感器校驗而專門設(shè)計，在實際應(yīng)用中仍不可避免地引入一定的系統(tǒng)誤差。

2.3 信號同步從模擬

信號輸出式和數(shù)字信號輸出式電子式互感器校驗方法中可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道兩路信號的采樣必須嚴(yán)格同步，以避免非同步采樣對比值誤差和相位誤差計算帶來的影響。例如，根據(jù)電子式互感器相關(guān)校驗規(guī)程對誤差限值的規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)互感器準(zhǔn)確度為0.05級的校驗系統(tǒng)，在額定量條件下進行校驗時，相位差的絕對值要求小于2'，若不能保證兩路信號的同步采樣，很難確保互感器校驗的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，在實際應(yīng)用中，為了達到校驗準(zhǔn)確度的要求，必須盡可能減小校驗系統(tǒng)的同步誤差，這就需要有高精度同步脈沖源和同步實現(xiàn)方法。特別是對于數(shù)字輸出型的電子式互感器的校驗，需要在同一時刻獲取標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道的數(shù)字序列信號，并直接進行誤差的比對，同步誤差將直接影響最終的校驗準(zhǔn)確度。

3 、互感器校驗裝置技術(shù)展望

3.1 DSP技術(shù)和虛擬裝置器技術(shù)

隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，DSP技術(shù)和虛擬裝置器技術(shù)作為新興技術(shù)降低硬件電路的設(shè)計難度，正在不斷的發(fā)展和走向成熟。根據(jù)輸入信號的大小選擇切換繼電器開關(guān)接通到不同的信號次級處理電路，更加智能化、現(xiàn)代化、簡便化。通過模擬開關(guān)連接測量信號進入增益調(diào)整電路，與傳統(tǒng)的校驗裝置相比更能滿足日益增長的高精度標(biāo)準(zhǔn)檢測需求。由于不同的電子式互感器具有不同的采樣頻率，因此在操作上只須調(diào)整電流大小。在結(jié)構(gòu)上改變由單片機和電子電路等硬件設(shè)備構(gòu)成的傳統(tǒng)的數(shù)字式校驗裝置，通過校準(zhǔn)回路的采樣信號計算出標(biāo)準(zhǔn)互感器的硬件相移。

3.2 虛擬電流互感器校驗裝置

是在PC機上實現(xiàn)的裝置器，可按照信號的大小選擇1%、5%、20%信號點處理回路或者大信號點處理回路。校驗裝置的各種功能主要通過安裝在計算機上的程序來實現(xiàn)，需要進行簡單的幅值調(diào)整(通過電阻串聯(lián)回路調(diào)整幅值)和相位調(diào)整(電容回路)保證其功能。根據(jù)被測電子式互感器的采樣頻率調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)互感器A/D采樣信號的頻率，虛擬校驗裝置自動記錄檢測數(shù)據(jù)并進行分析和計算。由于標(biāo)準(zhǔn)互感器的輸出信號進入A/D采樣前經(jīng)過了增益和濾波等處理回路，虛擬校驗裝置可以顯示比差和角差并直接給出準(zhǔn)確度等級。通過軟件算法分析比較這兩路信號之間的時間差異，自動出比差和角差曲線、在不同負(fù)載電流下的準(zhǔn)確度使互感器校驗裝置的性能得到提高。

4 、結(jié)語

電子式互感器的出現(xiàn)，被譽為本世紀(jì)初高壓電器制造業(yè)的一場革命。其數(shù)字化輸出、網(wǎng)絡(luò)化接線使得電網(wǎng)更安全、更環(huán)保、更利于一次設(shè)備乃至整個輸配電系統(tǒng)的智能化。

[1]童悅.電流互感器在線校驗關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2011.

[2]錢政，李童杰，張翔.電子式互感器校驗方法的設(shè)計與實現(xiàn)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2006，11：1316-1319+1323.