電子式互感器校驗儀的算法探討

宋羲麟

摘要：隨著智能化和數字化技術的飛速發展，智能電網和數字化變電站逐漸常態化，這一背景下也催生了電子式互感器，對電子式互感器進行準確校驗才能進一步保證其在電力系統中作用得到充分發揮。

關鍵詞：電子式互感器；校驗儀；算法

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0111-02

數字化、智能化電網建設是當前我國電網建設的重要方向，互感器作為其中重要的裝置，在電流、電壓的轉換過程中發揮著重要作用，因此，互感器的安全準確性對電網電力輸送有著重要的影響，這也對電子式互感器校驗技術提出了更為嚴格的要求，校驗技術的精確性關系著電網電力輸送的安全，提高校驗技術精確度是對電力安全的有利保障。

1 電子式互感器校驗的構造與設計

在數字化和智能化發展背景下，電子式互感器取代傳統電磁式互感器是時代發展的必然，傳統電磁式互感器存在著絕緣、電磁干擾、體積造價偏高等問題，這些問題很難滿足當代電力工業發展的需求，而電子式互感器能夠很好地解決電磁式互感器存在的問題，這是電力系統發展的新方向，同時也在其應用中提出了新的挑戰——電子互感器結構與電磁式互感校驗裝置不相適應，對電子式互感器校驗裝置仍需進一步研究。根據構造原理進行分類，電子式互感器可以分為光學原理和半常規種類的互感器，按照一次是否采用電源供電，則可分為有源互感器和無源互感器，當前國內使用較多的是有源ECT和EVT。隨著數字化技術和計算機技術的飛速發展，互感器校驗技術也在不斷發展，同時也對互感器校驗裝置提出了更高的要求，在測試速度、糾錯能力、設備壽命等方面都提出更高要求。互感器校驗裝置經歷了手動單一功能型到智能型發展的轉型，在設計理念上也在不斷更新[1]。如圖1所示。

標準互感器選取、高精度采集模板、信號同步是影響電子式互感器校驗精度的幾大技術。由于電子式互感器校驗是在二次信號采集、處理和分析的基礎上進行的，一次信號傳變的精確度是影響整個校驗系統精度的直接因素，在標準互感器的選擇上，要綜合考慮系統整體的校驗精度，合理控制標準互感器的準確度。在當前職能變電站建設背景下，電子式互感器現場校驗和在線校驗都需按照相關規程，結合實際需要選擇適合的標準互感器，以保證電子式互感器校驗的精確度。在不同的校驗系統下，標準通道和被校通道的信號會存在一定的差異，在數據采集模板選擇上要根據信號的特點來進行，將數據采集單元的誤差控制在一定范圍內，才能更有效地避免因為數據采集系統精度不夠而帶來的校驗裝置系統誤差。在電子式互感器校驗實踐中，標準通道和被校通道信號的采樣必須是同步的，如果達不到非同步則能會帶來對比值誤差和相位誤差計算等不良影響，在實際應用中，要縮小校驗系統的同步誤差，需要有高精度同步脈沖源和同步實現方法的技術支持[2]。如圖2所示。

2 電子式互感器誤差校驗分析

互感器在使用前和掛網運行過程中都需要進行誤差校驗，以保障互感器輸出信號的長期穩定和可靠性，降低電力事物的發生率，針對當前電子式互感器與校驗裝置和方法不相適應的問題，相關技術研究工作已經展開，電子式互感器誤差校驗項目的具體內容有基本準確度實驗、溫度循環準確度實驗、準確度與頻率關系實驗等等，作為電子式互感器校驗的核心，基本準確度是校驗項目的基礎，其他項目作為補充項目構成完整的項目體系。

電子式互感器根據測量對象的不同可以分為電子式電壓互感器和電子式電流互感器，在輸出上有模擬輸出和數字輸出，在電子式互感器輸出額定值上，國家相關標準有一定的規范，如表1所示。

從表1的電子式互感器輸出額定值標準可以看出，電子式互感器模擬輸出的是小電壓信號，而數字輸出的是數據數據報文，與之相對應地，電子式互感校驗可以分為模擬信號輸出和數字信號輸出兩種形式。

隨著電子式互感器校驗技術的發展，不斷有新的技術應用到電子式互感器校驗工作之中。目前常用的誤差計算方法有數字電橋法、基于離散傅里葉變換的誤差計算方法等等，應用最為廣泛的是基于DFT的誤差計算方法，而電網波形的不穩定性在實際采樣中也會產生柵欄效應和頻譜泄漏等問題，相關研究也對此提出了一些應對策略，但由于基于實驗室條件下的理論化研究與實踐應用存在一定的差距，并且算法研究重點主要集中在柵欄效應、非整周期性采樣等對校驗算法的影響上，對現場校驗和在線校驗中可能會出現的噪聲干擾量等影響因素研究沒有納入實驗研究范疇。[3]

在校驗同步方式上主要有同步脈沖法、固定延時法，當前大多數電子式互感器校驗裝置多是采用同步脈沖法進行采樣，現場實驗過程中因為條件限制往往導致同步脈沖法不能使用，固定延時法則可以使用，標準通道和被校通道能夠相互獨立完成采樣，所得數據輸送到計算單元進行分析，兩路信號的絕對時標也會同時被記錄，通過插值算法可以得出被校驗輸出信號和標磚輸出信號過零點的絕對時間差，繼而進一步得出被校驗電子式互感器的相位誤差。固定延時法相較于同步脈沖法，自傲數據處理算法上更為復雜，在校驗過程中容易受網絡結構、通訊方式等因素的影響。[4]

從應用實踐來看，電子式互感器的事故發生率要高于傳統互感器的事故發生率，這也給現場和在線校驗研究提出了新的方向，這不僅要在標準器和標準信號通道上進行技術革新，還需要在數據處理算法上進一步探索，以適應現場校驗和在校校驗需求，降低電網頻率波動、電磁干擾等對誤差計算帶來的干擾。

3 結語

在數字化、智能化技術高速發展背景下，對電子式互感器校驗的研究趨于多元化，校驗技術取得一定的進展，但在電子式互感器校驗技術規范方面還存在一些不足，這也是未來電子式互感器校驗技術研究努力的方向之一，另外，在影響系統校驗準確度、電子式互感器校驗儀溯源管理規程等問題的研究上還存在不足，這都是數字化、智能化電力系統建設中需要深入研究和不斷完善的內容。

參考文獻

[1]李威.全光纖電流互感器溫度補償算法探討[J].供用電， 2015， 32（11）：66-69.

[2]王宏偉，劉繼偉，賈多，等.數字式互感器校驗儀示值誤差測量結果不確定度評定[J].內蒙古科技與經濟，2015（8）：102-102.

[3]苗新法，杜麗霞.互感器校驗儀算法誤差分析及設計實現[J].電工電能新技術，2014，33（11）：70-74.

[4]張杰梁，董小龍，黃洪，等.互感器校驗儀差壓回路的分析及其附加負荷推算[J].中國測試， 2015，41（12）：28-31.endprint