配電一二次融合之ECT與EVT關鍵技術應用研究

張瑞卿 蔣義然 禹 江 蘭子龍

(1.保定理工學院,河北 保定 071000；2.保定市冀能電力自動化設備有限公司,河北 保定 071000）

為了解決配電網中一次與二次融合中設備不匹配的問題、不斷提高線路損耗的計算精度，配電網一二次融合技術被提出并得到廣泛應用。其中，ECT與EVT在配電網一二次融合中，以體積小、結構簡單、動態范圍大等優點得到迅速普及，使得對于ECT和EVT的研究成為一二次融合領域的熱點。ECT與EVT的現有結構存在抗干擾能力差、測試準確度低等缺點，本文對ECT與EVT的結構進行優化，并將配置優化后ECT與EVT的一次開關與二次側控制器（FTU）進行一二次成套試驗，減小實測值與理論值之間的誤差，提高測量數據準確性。

1 ECT與EVT現有結構簡介

1.1 EVT結構

EVT目前常用的有兩種：一種是電阻分壓式電壓互感器；另一種是電容分壓式電壓互感器。

1.1.1 電阻分壓式電壓互感器

電阻分壓式電壓互感器由電阻元件串聯組成，內部電阻為純電阻結構，通過兩電阻串聯采集某一分壓電阻的電壓來實現。

電阻分壓式電子式互感器結構簡單，使用方便，測試精度高，穩定性好，但是受環境影響較大，容易發熱[1]。使用電阻分壓式原理設計的電壓互感器絕緣性較差，抗干擾能力差，而且會減小系統對地的絕緣電阻。

1.1.2 電容分壓式電壓互感器

純電容分壓是根據高低壓側容抗值進行分壓的，不涉及電氣隔離，與電阻分壓比較耐壓強度大，不易擊穿[2]。

電容分壓式電壓互感器，采用多級電容進行串聯分壓，這種結構易受外界條件干擾；另外電容分壓器上的電容元器件與大地間存在分布電容，容易產生誤差，從而影響測量的準確度；同時需要選擇合適的電容，否則會導致電容分壓不穩定，產生鐵磁諧振[3]。

1.2 ECT結構

目前使用較多的是基于羅哥夫斯基（rogowski）線圈的ECT結構[4]，它是一個把導線勻稱繞制在圓環形等截面非磁性骨架上而形成的空心電感線圈，需要測量的母線電流從線圈中流過形成感應電動勢。然后經過信號采樣處理，以光纖技術為信號通道，把一次側轉化的光信號通過信號處理還原為被測信號。

這種結構形式由于線圈沒有鐵心，容易受外界磁場的干擾從而影響測量精度[5]；另外由于線圈自身，感應電動勢和采樣的電壓會產生一定的相位差，從而影響線圈的線性度。

2 ECT與EVT結構優化設計

上面介紹的ECT與EVT結構在進行信號傳輸時，易受電磁干擾，進而影響ECT與EVT輸出小信號的準確性。因此，需要對ECT與EVT的結構進行優化，用來提高相應的準確度。

2.1 ECT結構優化設計

在原有的空心線圈的基礎上，增加二次傳感線圈和二次補償線圈。二次補償線圈需要勻稱繞在外側沒有磁性的骨架上，二次傳感線圈要繞在內側的沒有磁性的骨架上[6]。這樣抵消干擾的線圈相連接，導致系統外側的干擾磁場在二次傳感線圈和二次補償線圈上形成感應電動勢大小相等、方向相反，由于串接方式電動勢相抵消，有效避免了外界的干擾，不用單獨設置電磁屏蔽層，既保證了結構簡單實用，又確保了精度準確，同時可以進行批量化生產，在一定程度上降低了成本。

2.2 EVT結構優化設計

使用電容或電阻串接空心線圈的電子式電壓互感器，把需要測量的電壓經電阻或電容產生一次回路電流，電流傳感器將一次側回路電流進行測量后進行轉化輸出一個和被測電壓成比例變化關系的感應電壓信號。這樣的設計一方面線圈沒有耦合鐵心，不會出現鐵磁飽和現象；另一方面二次側與一次側之間進行了電氣隔離，并使用一定的抗電磁干擾手段，提高了設計可靠性。同時，設計的互感器體積小、成本低、重量輕、可靠性高，即使二次側出現短路輸出，也不會損壞互感器。

3 設備聯動試驗

3.1 試驗設備

電腦及101/104測試軟件、高壓柱上開關（配合結構優化后的ECT與EVT）、滿足一二次融合的FTU裝置（冀能公司JN-2000系列）、測試工裝線纜(帶屏蔽層)等。

3.2 試驗方法

本試驗通過對EVT的相電壓、ECT的相電流、零序電壓和零序電流的額定值取不同的百分比，計算測量值與理論值之間的誤差觀察是否滿足國網檢測的要求。使用此種測試方法，實現了多個數據的比較，能夠更好地體現測試數據的準確性和測試精度的可靠性。

3.3 試驗步驟

第一步：進行PT接線。如圖1所示。

圖1 PT接線圖

接線過程需注意：

①PT二次側有供電、采樣兩組接線端；

②兩個PT接在開關的同一側即可；

③PT電纜接線字頭1、2、3為供電電源A、B、C三相；4、5、6為采集電壓A、B、C三相。

第二步：使用航空插頭將一次側開關和二次側FTU進行連接，并將控制器側以太網航插座處連接網線到電腦。

第三步：進行測試，保持一次側開關處于合位狀態，通過控制測試臺并對應101/104軟件的遙測值測試一二次成套的精度。

第四步：按測試要求過流和電壓越限保護告警，進行保護測試。測試完畢后退出保護。

3.4 試驗注意事項

ECT、EVT傳輸的是小信號，為了避免一次側的強電干擾，所以對于二次側FTU測量端需加設抗干擾措施。

一是連接電纜使用屏蔽電纜，同時屏蔽層雙端接地。

二是考慮互感器信號小，如果一次開關帶載能力弱，則增加二次側的輸入阻抗，提高對應的二次側電壓。

三是為了保證小信號的可靠采集，實驗過程中一次側開關、二次側FTU都要保證可靠接地。

3.5 試驗數據

對EVT的相電壓、ECT的相電流、零序電壓和零序電流的額定值取不同的百分比，進行多次試驗得出如下數據，詳見表1、表2、表3、表4。

表1 EVT的相電壓對應二次側為3.25V/=1.876V

表1 EVT的相電壓對應二次側為3.25V/=1.876V

表2 ECT的相電流額定變比600A/1V,對于二次側FTU為1V

表3 零序電壓額定電流比對應二次側為6.5V

表4 零序電流額定電流比20A/0.2V,對應二次側FTU為0.2V

3.6 試驗結果討論

根據國家電網的基本性能試驗中交流工頻電量基本誤差試驗要求：相電壓、零序電壓、相電流、零序電流準確度等級為0.5，誤差極限為±0.5%。故障電流誤差試驗要求零序電流輸入10倍電流標稱值，誤差應不大于10%，相電流輸入10倍電流標稱值，誤差應不大于5%。

通過試驗的結果可看出，使用結構優化設計后的ECT與EVT大大減小了實測值誤差，滿足了國家電網的要求，數據準確度高，優化效果顯著。

4 結語

ECT與EVT結構優化的設計，提高了互感器輸出數據的準確度，具有很高的性價比和滿意的測試效果，適合批量化生產，對電子式互感器更好地應用于一二次融合領域具有重要意義，對其他互感器的結構設計提供了一種參考思路。