關(guān)于光學(xué)電壓互感器OVT的試驗方法研究

王璐++王月強++張金榮++張慧華

摘 要：本文主要從光學(xué)互感器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點等入手，根據(jù)其主要的技術(shù)指標逐一說明其試驗項目、方法、標準以及周期，旨在更全面開展設(shè)備驗收工作，保障運行可靠。文章最后對光學(xué)電壓互感器在運維中的經(jīng)驗加以介紹。

關(guān)鍵詞：光學(xué)；電壓互感器；試驗

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0155-03

隨著公司首批智能變電站的落成，與傳統(tǒng)互感器原理完全不同的光學(xué)電壓互感器（OVT）將投入實際運行。但在即將開展的交接試驗過程中發(fā)現(xiàn)，目前并未有相關(guān)試驗規(guī)程可以套用（傳統(tǒng)的電磁式VT試驗方法完全不法適用于光學(xué)VT設(shè)備，同時對光學(xué)VT的各項性能指標沒有相關(guān)的判斷標準）導(dǎo)致在現(xiàn)場交接過程中對該光學(xué)互感器的各項電氣性能無法做到有效把控。隨著智能變電站的不斷推廣，光學(xué)互感器的投入量也將不斷增加，如何更好整合國內(nèi)現(xiàn)有運行經(jīng)驗，更快掌握相關(guān)核心技術(shù)顯得尤為必要。

光學(xué)電壓互感器目前國外主要有ABB公司著力研究的逆壓電效應(yīng)型OVT和NxtPhase公司著力研究的泡克爾斯效應(yīng)型OVT，國內(nèi)目前正處于產(chǎn)品研究狀態(tài)。國內(nèi)類似設(shè)備的運行經(jīng)驗較少，文獻中關(guān)于實際運行中的規(guī)程及經(jīng)驗總結(jié)性內(nèi)容幾乎沒有，配套的檢定方法、標準、設(shè)計規(guī)程都相對模糊。

借鑒最近幾座國內(nèi)新投運智能變電站的調(diào)試經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)號稱出廠時全部合格的電壓互感器有部分存在比較嚴重的幅值、相位超差現(xiàn)象，后經(jīng)過現(xiàn)場升流、加壓實驗，對互感器參數(shù)進行重新調(diào)校后才滿足運行要求。在投運時，發(fā)現(xiàn)有一相電子式PT在啟動時一次傳感頭損壞，需要重新更換。投運一段時間以后，又發(fā)現(xiàn)全站的合并單元存在采樣值丟點的問題，需要重新升級程序。因而在目前技術(shù)仍待完善的前提下，掌握相關(guān)試驗技術(shù)及方法顯得尤為重要。

1 光學(xué)電壓互感器工作原理及結(jié)構(gòu)特點

1.1 光學(xué)電壓互感器基本原理

光學(xué)電壓互感器作為一種電子式電壓互感器，采用電光效應(yīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)互感器的電磁感應(yīng)原理，通過雙偏振光路測量及高壓等勢腔等技術(shù)，實現(xiàn)高壓一次電壓非接觸光學(xué)準確測量。

1.2 光學(xué)電壓互感器基本結(jié)構(gòu)

光電壓互感器OVT的傳感單位可直接利用GIS罐體，實現(xiàn)零電位安裝，不需要獨立的罐體，可大幅度減少尺寸、降低成本，并具有突出的絕緣優(yōu)勢，測量準確度可以達到0.2/3P。不需要分壓直接實現(xiàn)非接觸高壓電場測量，具有優(yōu)異的暫態(tài)特性，測量帶寬一般可達10kHz。

光電壓互感器的高、低壓側(cè)通過傳感光纖連接，無電磁能量傳遞，從根本上實現(xiàn)高壓光電隔離，解決傳統(tǒng)互感器爆炸、鐵磁諧振、傳統(tǒng)電磁CT二次開路、傳統(tǒng)電磁PT二次短路、傳統(tǒng)電磁CT動熱穩(wěn)定等危險。

同時，OVT一般均具有自檢功能，可以避免了由于互感器自身故障引起保護誤動作。全自檢功能能夠提供設(shè)備在線監(jiān)測功能，通過數(shù)字通信接口，將互感器的運行狀況如光源強度、光纖通道狀況、光電單元功耗、系統(tǒng)溫度等參數(shù)發(fā)送到后臺，實現(xiàn)報警和日志查詢功能。

2 光學(xué)電壓互感器調(diào)試及測試技術(shù)

光學(xué)互感器現(xiàn)場驗收項目歸納為如下：

（1）準確度試驗；（2）極性試驗；（3）外觀檢驗；（4）絕緣電阻試驗；（5）工頻耐壓試驗（與一次設(shè)備的試驗同時進行）。

現(xiàn)場主要測試設(shè)備和工具包括如下：

（1）調(diào)壓器；（2）標準互感器；（3）電子式互感器校驗裝置（包括安裝有校驗軟件的計算機）；（4）兆歐表（5）耐壓測試儀。

下面將逐一介紹各類試驗項目的試驗方法。

2.1 準確度的試驗方案

電子式互感器現(xiàn)場安裝調(diào)試完成后，需根據(jù)準確度試驗測試結(jié)果進行準確度修正，修正完成后再進行準確度試驗驗證。圖1為電子互感器數(shù)字輸出校驗系統(tǒng)框圖。電子式互感器與傳統(tǒng)標準互感器通過電子式互感器校驗儀比較，判斷二者偏差值來對準確度進行校驗。

電子式電壓互感器的誤差允許值具體標準見圖2所示。

校驗時的接線圖如圖3所示。具體說明：

（1）A、X為電壓互感器一次的對應(yīng)端子；（2）a、x為電壓互感器二次的對應(yīng)端子；（3）T0、K0為電子式互感器校驗儀上的標準器接口；（4）Rx為電子式互感器校驗儀上的被試品數(shù)字量接口。

注意：用于計量及保護的電子式電壓互感器，數(shù)字量輸出的數(shù)據(jù)報文中的每個電壓通道應(yīng)進行校驗。作一般測量用0.2級及以下的電子式電壓互感器，每個測量點誤差測一次（電壓上升），作測量用0.1級電子式電壓互感器，每個測量點誤差測兩次（電壓上升和下降），并取其平均值作為測量誤差。測量用電壓互感器，應(yīng)測量其在100%額定一次電壓下的標準偏差。

圖4為電子式互感器校驗裝置典型樣機，下面介紹裝置面板接線。

（1）裝置前面板接線說明：四個USB接口：可外接鍵盤、鼠標等設(shè)備；5A輸入端子：接入標準電流互感器輸出的電流信號；100V輸入端子：接入標準電壓互感器輸出的電壓信號，適用于100√3V、100/3V以及100V；UXA輸入端：接入模擬輸出電子互感器的輸出信號；SYN輸出端：輸出同步秒脈沖；UxD輸入端：接入合并單元的輸出信號。

（2）裝置背面板接線說明：“IN”端口是ST光纖輸入端口，用于接收秒脈沖外部同步輸入信號。“OUT”端口BNC輸出端子，用于輸出秒脈沖同步輸入信號，與前面板SYN輸出端同步，在需要電信號同步的情況下使用。“脈寬”端口是校驗儀內(nèi)部同步秒脈沖的脈寬調(diào)節(jié)端口。同步輸入輸出切換開關(guān)，在使用外部秒脈沖同步時撥向“IN”端口，使用校驗儀內(nèi)部同步秒脈沖時撥向“OUT”端口。

電子式互感器數(shù)字輸出校驗裝置的常見軟件界面如圖5所示，常見的軟件功能和操作說明介紹如下：

（1）測試次數(shù)：選擇進行測試校驗的次數(shù)。圖中輸入的測試次數(shù)為10，系統(tǒng)開始測試后自動運行10次測試并顯示出測試結(jié)果，如果需要連續(xù)測試數(shù)據(jù)，則在此輸入負數(shù)（如-1）即可，由于被檢電子互感器數(shù)字輸出需要外接秒脈沖同步，校驗系統(tǒng)也具有相應(yīng)的秒脈沖同步輸入接口，每收到一個秒脈沖同步信號顯示比對數(shù)據(jù)一次。（2）Samples（采樣點數(shù)）：選擇每次比對數(shù)據(jù)的采樣點數(shù)。如輸入800，則每次比對數(shù)據(jù)時，校驗系統(tǒng)將接收到的前800個數(shù)據(jù)進行校驗。（3）采樣率：選擇數(shù)據(jù)采集卡的采樣速率，即每秒種的采樣數(shù)。此數(shù)據(jù)根據(jù)被檢電子互感器合并單元的采樣率設(shè)定，如被檢產(chǎn)品的采樣率為4k，則此處輸入為4k采樣率，常用的值有4k和10k。（4）Scp（比例因子）：選擇電子互感器數(shù)字量輸出的額定值，默認值11585。根據(jù)電子式互感器標準要求，數(shù)字量輸出的額定值有幾種選擇，對OCT的測量輸出和OVT是2D41H（十進制11585），對OCT的保護輸出是01CFH（十進制463）（range-flag=0）或00E7 H（十進制231）（range-flag=1）。對應(yīng)于被檢產(chǎn)品的數(shù)字量額定輸出，此處填寫相應(yīng)的十進制數(shù)據(jù)。（5）Scp cor Out：選擇數(shù)字量額定輸出時的計算電壓值如輸入4，則表明數(shù)字量輸出額定值時，軟件計算時將其等效于4V模擬信號。實際上，這個值的設(shè)定是為了被校變比易于理解，即這里的4對應(yīng)于被校變比分號后面的值4。（6）互感器類別：選擇互感器的類型：“ECT或不接地EVT”和“接地EVT”。根據(jù)被測產(chǎn)品的類型，選擇此開關(guān)選項。（7）標準變比：對于EVT，額定一次電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的輸出電壓為2V（非有效接地）或2√3V（有效接地）。例如，對于110/3kV產(chǎn)品，則填寫110000：2。同時，互感器類別設(shè)為接地EVT。（8）被校變比：默認值1000：4。這里分號前的值與標準變比的分號前一致，分號后的值與Scp cor Out一致。（9）ChannelA：選擇被檢電子互感器的輸出通道DataChannel1～12。（10）ChannelB：選擇標準信號的輸出通道。（11）路徑：選擇測試數(shù)據(jù)波形和比對結(jié)果的保存路徑。（12）保存方式：選擇測試結(jié)果為自動或手動。（13）保存波形：選擇是否保存波形。（14）保存：在手動方式保存數(shù)據(jù)時，單擊此按鈕，即可保存測試數(shù)據(jù)。（15）初始化：進行測試前，單擊此按鈕，程序初始化設(shè)置的參數(shù)。（16）開始測試：單擊此按鈕，程序開始測試。（17）恢復(fù)波形：將已經(jīng)保存的測試數(shù)據(jù)重新顯示波形和比對結(jié)果。（18）退出：單擊此按鈕，退出運行界面。

具體參數(shù)設(shè)置示例：

電子電壓互感器額定一次電壓110√3kV，數(shù)字量輸出的額定值11585。則Scp（比例因子）設(shè)置為11585，Scp cor Out設(shè)置為2，互感器類別選擇“接地EVT”，標準變比設(shè)置為110000：2，被校變比設(shè)置為110000：2。

如測試結(jié)果不滿足規(guī)程要求，應(yīng)立即要求廠家對OVT及相關(guān)合并單元進行復(fù)測并消除誤差。

2.2 極性的試驗方案

對電子式電壓互感器一次繞組通以直流電壓如圖6所示，通過檢驗電子式互感器輸出的波形來實現(xiàn)極性檢查。

2.3 工頻耐壓試驗

按圖7所示標準開展，一般接于母線后與母線同時進行試驗。

2.4 絕緣電阻試驗

測量絕緣電阻應(yīng)使用2.5kV兆歐表，測量電子式互感器一次對地以及對信號輸出端的絕緣電阻應(yīng)大于500MΩ。

2.5 外觀檢查

如有下列缺陷之一者，需修復(fù)后才予以校驗：

（1）沒有銘牌或銘牌中缺少必要的標記；（2）接線端鈕缺少、損壞或無標記；（3）電壓互感器沒有極性標記；（4）多變比互感器在銘牌或面板上未標有不同變比的接線方式；（5）嚴重影響校驗工作進行的其它缺陷。

2.6 校驗周期標準

作測量用的電子式電壓互感器，可根據(jù)技術(shù)性能、使用的環(huán)境條件和頻繁程度等因素，確定其校驗周期。新投運的電子式互感器校驗周期為1年。電子式互感器在接續(xù)的兩次校驗中，其誤差的變化，不得大于其基本誤差限值的2/3。在連續(xù)的兩個校驗周期內(nèi)，其誤差的變化不大于其基本誤差限值1/2的電子式互感器，可適當(dāng)放寬校驗周期，一般為2年。

3 光學(xué)電壓互感器運維注意事項

3.1 光學(xué)互感器常規(guī)巡視注意事項

（1）檢查設(shè)備外觀無損傷、無閃絡(luò)、本體及附件無異常發(fā)熱、無銹蝕、無異響、無異味。各引線無脫落、接地良好。（2）采集器無告警、無積塵，光纜無脫落，箱內(nèi)無進水、無潮濕、無過熱等現(xiàn)象。（3）有源式電子互感器應(yīng)重點檢查供電電源工作無明顯異常。

3.2 光學(xué)互感器例行試驗注意事項

（1）電子互感器投運一年后應(yīng)進行停電試驗。停電試驗項目及標準應(yīng)符合制造廠有關(guān)規(guī)定和要求。（2）電子互感器檢修維護應(yīng)同時兼顧合并單元、交換機、測控裝置、系統(tǒng)通信等相關(guān)二次系統(tǒng)設(shè)備的校驗。（3）電子互感器檢修維護時，應(yīng)做好與其相關(guān)聯(lián)保護測控設(shè)備的安全措施。（4）電子式電壓互感器在進行工頻耐壓試驗時，應(yīng)防止內(nèi)部電子元器件損壞。

3.3 光學(xué)互感器故障處理注意事項

電子互感器（采集單元）在處理時應(yīng)退出對應(yīng)的保護裝置的出口軟壓板。常見故障如下：

（1）光電子器件失效：更換光電模塊，并在更換后完成光學(xué)電子式互感器準確度和極性驗證；（2）電源模塊失效：更換電源模塊。（3）通信接口故障：更換通信接口和通信光纖；（4）連接保偏光纖故障：重新熔接保偏光纖。

4 結(jié)語

本文主要從光學(xué)互感器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點等入手，重點介紹了光學(xué)電壓互感器的調(diào)試及測試技術(shù)，其中準確度的試驗方法是常規(guī)電磁型電壓互感器所不具備的，尤其值得關(guān)注。此外，在巡視和維護中，由于該類型設(shè)備投運時間總體不長，經(jīng)驗積累有限，因而也應(yīng)注意及時總結(jié)。