電子式電流互感器在線校驗關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)理論研究.pdf

1、作為智能電網(wǎng)的重要組成部分,數(shù)字化變電站的出現(xiàn)及發(fā)展大大促進了智能電網(wǎng)的進步。而作為數(shù)字化變電站中一次系統(tǒng)的傳感元件,電子式互感器是所有繼電保護裝置及電能計量裝置的數(shù)據(jù)源頭。然而,由于電子式互感器在可靠性、使用壽命、連續(xù)運行、電磁兼容等方面,還需要進一步的積累運行經(jīng)驗。因此,電子式互感器的在線校驗、實時監(jiān)測尤為重要。但是目前缺乏可以在帶電狀態(tài)下對電子式互感器性能進行監(jiān)測的有效手段,大大限制了電子式互感器的性能提高及完善。本文正是在南方電

2、網(wǎng)科技項目的資助和實際工程項目的需求牽引下,重點針對帶電操作方式、高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)電流傳感頭設(shè)計、非線性負荷下的數(shù)據(jù)處理算法等關(guān)鍵技術(shù),對當(dāng)前數(shù)字輸出電子式電流互感器在線校驗技術(shù)進行了較為深入的探討和研究。
　　從校驗方式出發(fā),提出一種新的電子式電流互感器校驗方式,在國內(nèi)首次實現(xiàn)對數(shù)字輸出電子式電流互感器的準(zhǔn)確度在線校驗,并研制出國內(nèi)首臺符合IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的電子式互感器在線校驗系統(tǒng),該系統(tǒng)具有0.05級的準(zhǔn)確度,可以校驗

3、同步方式為B碼、PPS,額定電流為600A和1500A,0.2S級的電子式電流互感器。到目前為止,該系統(tǒng)已經(jīng)在貴州省電網(wǎng)公司多個數(shù)字化變電站進行現(xiàn)場測試,掛網(wǎng)運行結(jié)果表明,系統(tǒng)準(zhǔn)確度高、運行狀態(tài)良好、現(xiàn)場操作方便。
　　首先針對校驗系統(tǒng)需要帶電操作的問題,考慮到帶電操作的安全性,采用地電位作業(yè)法,設(shè)計了一種基于絕緣操作桿的鉗形操作機構(gòu),在地面通過鉗形操作機構(gòu)可以完成傳感頭的帶電安裝及拆卸;其次,提出一種組合式鉗形電流傳感頭構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)

4、電流通道的技術(shù)方案。采用鉗形鐵芯傳感頭作為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器,準(zhǔn)確度高,體積小,并針對氣隙對鉗形鐵芯傳感頭準(zhǔn)確度影響較大的問題,采用鉗形空心傳感頭作為鐵芯傳感頭閉合完好的判斷依據(jù)。由于鉗形空心傳感頭的角差幾乎不受氣隙的影響,而鉗形鐵芯傳感頭的角差受氣隙影響較大,以兩者角差一致性為特征量,用來檢測鉗形鐵芯傳感頭的閉合程度,提高了校驗準(zhǔn)確度。另外,本文在分析電網(wǎng)波形成分及以往算法的基礎(chǔ)上,提出一種基于數(shù)據(jù)預(yù)處理的加二階漢寧卷積窗的高準(zhǔn)確度基波提

5、取算法,在現(xiàn)場復(fù)雜的非線性負荷校驗環(huán)境下,該算法針對有頻率波動的電網(wǎng),在抑制頻譜泄漏、間諧波及譜間干擾等引起的誤差方面,有更高的準(zhǔn)確度。
　　給出了系統(tǒng)具體的設(shè)計及實現(xiàn)方案。硬件設(shè)計主要考慮到標(biāo)準(zhǔn)通道的高準(zhǔn)確度采集,在分辨率、動態(tài)范圍兩個方面進行了詳細分析;同時考慮到穩(wěn)定性及可靠性,從采集裝置的帶寬設(shè)計、接地及屏蔽等幾個方面做出了具體的抗電磁干擾設(shè)計。另外,上位機軟件主要實現(xiàn)了組合式傳感頭特征量判斷功能、標(biāo)準(zhǔn)通道數(shù)據(jù)采集功能、合并

6、單元數(shù)據(jù)接收及解碼功能、基波提取算法及誤差計算功能、數(shù)據(jù)的顯示、記錄和存儲等功能。
　　以貴州白城110kV變電站1500A組合式電子式互感器為試驗對象,將全文所研究的方法和技術(shù)進行了整體驗證和應(yīng)用。掛網(wǎng)運行結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠在不斷電的情況下完成對電子式電流互感器的實時校驗。另外,在論文研究內(nèi)容基礎(chǔ)上,編制了“電子式互感器在線校驗規(guī)范”及“電子式互感器在線校驗作業(yè)指導(dǎo)書”,為后續(xù)電子式互感器的在線校驗提供了校驗依據(jù),并參與編寫了