電子式互感器性能評(píng)價(jià)體系關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為數(shù)字化變電站的重要組成部分，電子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。和傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器具有動(dòng)態(tài)范圍大、暫態(tài)性能好、數(shù)字化輸出等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，因而近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。但是，電子式互感器屬于新興的技術(shù)，設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，所以在運(yùn)行中出現(xiàn)了一些問(wèn)題。國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年電子式電流和電壓互感器的故障率分別為4.91臺(tái)次/百臺(tái)、11.37臺(tái)次/百臺(tái)，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)互感器的故障率，

2、同時(shí)期傳統(tǒng)電流、電壓互感器的故障率分別為0.0027臺(tái)次/百臺(tái)、0.0040臺(tái)次/百臺(tái)。
　　傳統(tǒng)互感器之所以故障率低，與其完善的性能評(píng)價(jià)技術(shù)是分不開(kāi)的?；ジ衅鞯男阅茉u(píng)價(jià)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn)，保證互感器的運(yùn)行可靠性。電子式互感器由于傳感原理多樣、一次本體中含有大量電子元器件，在運(yùn)行中比傳統(tǒng)互感器更易受到電磁干擾的影響，因而性能評(píng)價(jià)技術(shù)也比傳統(tǒng)互感器復(fù)雜。盡管近年來(lái)電子式互感器的性能評(píng)價(jià)技術(shù)在不斷發(fā)展，但就整個(gè)性能評(píng)價(jià)體系

3、而言，仍存在不完善之處，主要表現(xiàn)在性能評(píng)價(jià)體系不夠健全，現(xiàn)有性能評(píng)價(jià)項(xiàng)目不能準(zhǔn)確、全面的反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況，導(dǎo)致通過(guò)了全部性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)的電子式互感器在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中依然會(huì)遇到不少問(wèn)題，故障率過(guò)高。因此，為了更合理的考核電子式互感器的性能，需要研究專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子式互感器的性能評(píng)價(jià)體系，以更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)其性能，及時(shí)找出存在的缺陷和不足，提高運(yùn)行可靠性。
　　本文針對(duì)電子式互感器性能評(píng)價(jià)技術(shù)存在的不足之處，在參照傳統(tǒng)互感器性能評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上

4、，初步探索了電子式互感器的性能評(píng)價(jià)體系，將其性能評(píng)價(jià)分為型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)三個(gè)評(píng)價(jià)階段，針對(duì)各個(gè)階段性能評(píng)價(jià)技術(shù)的不足之處進(jìn)行了研究。首先針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)中性能評(píng)價(jià)技術(shù)存在的不足，提出了一種基于空心線圈互感系數(shù)自校準(zhǔn)原理的電子式電流互感器暫態(tài)性能校驗(yàn)方法并研制了適合現(xiàn)場(chǎng)使用的校驗(yàn)系統(tǒng)。空心線圈具有體積小、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)，適合測(cè)量暫態(tài)大電流，但輸出易受一次導(dǎo)體位置等因素的影響。鐵芯線圈的測(cè)量準(zhǔn)確度高，不易受導(dǎo)體位置的影

5、響，但測(cè)量大電流時(shí)所需體積大、重量重，不適合現(xiàn)場(chǎng)使用。本文用鐵芯線圈在小電流時(shí)對(duì)空心線圈的互感系數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除一次導(dǎo)體位置等因素的影響，然后以校準(zhǔn)后的空心線圈作為暫態(tài)大電流的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。此外，采用基于直流負(fù)反饋原理的改進(jìn)Al-Alaoui數(shù)字積分算法對(duì)空心線圈的輸出進(jìn)行積分還原，避免了模擬積分器存在的溫漂、零漂等問(wèn)題。研制的暫態(tài)性能校驗(yàn)系統(tǒng)在中國(guó)電科院武漢分院進(jìn)行了準(zhǔn)確度測(cè)試，在動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了暫態(tài)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示系統(tǒng)在100A

6、~40kA范圍內(nèi)比差變化小于0.1％，角差變化小于3’?？招木€圈和鐵芯線圈總重量?jī)H2.5kg，適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
　　電子式互感器使用中的檢驗(yàn)一般采用離線校驗(yàn)方式，間隔周期長(zhǎng)且停電操作復(fù)雜。本文提出了電子式互感器的在線校驗(yàn)方法，并研制了適合現(xiàn)場(chǎng)使用的在線校驗(yàn)系統(tǒng)，可在線路帶電的情況下對(duì)運(yùn)行中的互感器進(jìn)行校驗(yàn)。其中，電流在線校驗(yàn)系統(tǒng)采用鉗形雙線圈實(shí)現(xiàn)一次電流信號(hào)的在線獲取。鉗形鐵芯線圈閉合緊密時(shí)準(zhǔn)確度高，但輸出幅值和相位易受開(kāi)口氣隙的影

7、響，而鉗形空心線圈的輸出相位幾乎不受開(kāi)口氣隙的影響。利用兩鉗形線圈的特點(diǎn)，將鉗形空心線圈的相位作為鐵芯線圈是否閉合緊密的判據(jù)，然后以閉合緊密的鉗形鐵芯線圈作為標(biāo)準(zhǔn)，保證了校驗(yàn)時(shí)的準(zhǔn)確度。電壓在線校驗(yàn)系統(tǒng)采用SF6絕緣電壓互感器和自動(dòng)升降裝置實(shí)現(xiàn)一次電壓信號(hào)的在線獲取，在變電站復(fù)雜的環(huán)境下具有很高的準(zhǔn)確度和可靠性。兩校驗(yàn)系統(tǒng)均在中國(guó)電科院武漢分院進(jìn)行了校準(zhǔn)，結(jié)果表明兩校驗(yàn)系統(tǒng)均滿(mǎn)足0.05級(jí)的準(zhǔn)確度要求。校驗(yàn)系統(tǒng)在貴州省電力公司進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)