艾文灝，荊 琳，高瑾瑜，吳 昶

（三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

隨著智能化電氣設(shè)備的研究與發(fā)展，電子式互感器在智能變電站中得到了推廣與使用，已在部分智能變電站掛網(wǎng)試運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)互感器而言，電子式互感器占地小且絕緣簡(jiǎn)單，無磁飽和現(xiàn)象、測(cè)量范圍大、精度高，但是其調(diào)試、校驗(yàn)和維護(hù)過于依賴生產(chǎn)廠家，且在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)精度和穩(wěn)定性還存在問題[1]。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)電子式互感器與合并單元的校驗(yàn)工作還處于研究階段，未有完備的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

1 電子式互感器的通用結(jié)構(gòu)

電子式互感器主要由傳感器、一次轉(zhuǎn)換器、一二次電源、傳輸系統(tǒng)以及二次轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，通用結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。工作原理是將一次側(cè)的高電壓、大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓信號(hào)、小電流信號(hào)，經(jīng)處理后以標(biāo)準(zhǔn)形式的模擬量或者數(shù)字量傳送給合并單元，提供給計(jì)量、繼電保護(hù)和控制裝置。電子式電流互感器一般安裝在線路間隔，電子式電壓互感器一般安裝在母線間隔，二者分別配有線路合并單元和母線合并單元。

2 合并單元

合并單元作為電子式互感器與二次計(jì)量、保護(hù)、控制設(shè)備的數(shù)字型接口，需接入多個(gè)電子式電流互感器、電壓互感器以及中性點(diǎn)電流、母線電壓的輸出信號(hào)，對(duì)二次轉(zhuǎn)換器輸出的電流電壓采樣信號(hào)做合并和同步處理，并按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式將相關(guān)數(shù)據(jù)輸出給計(jì)量、繼?；蚩刂圃O(shè)備等，實(shí)現(xiàn)模擬量采集、開關(guān)量采集/同步功能、級(jí)聯(lián)功能、電壓切換以及電壓并列，如圖2所示。調(diào)節(jié)電子式互感器的誤差，可以修改合并單元內(nèi)部的比例系數(shù)，從而保證測(cè)量精度，這是電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)誤差調(diào)試的常用方法。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中整體檢測(cè)和單體檢測(cè)的分析

3.1 整體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的分析

整體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是將電子式互感器及相應(yīng)的線路間隔、母路間隔合并單元做整體校驗(yàn)，即對(duì)該設(shè)備所得的一次側(cè)電參數(shù)進(jìn)行正比放大，對(duì)互感器的一次側(cè)升流或升壓使用校驗(yàn)儀解析合并單元輸出的數(shù)字幀信號(hào)，然后比較解析得到的電流電壓與選定的標(biāo)準(zhǔn)互感器二次輸出模擬量的采樣值。目前，標(biāo)準(zhǔn)互感器仍然采用傳統(tǒng)電磁式互感器。通過一次量的調(diào)節(jié)，達(dá)到對(duì)電子式互感器存在誤差進(jìn)行校驗(yàn)的目的。

圖1 電子式互感器通用結(jié)構(gòu)

圖2 合并單元配置

整體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是該檢測(cè)情況下誤差限值小，通過合并單元的標(biāo)定系數(shù)調(diào)整誤差后的整體誤差小。但是，這只能測(cè)量互感器和合并單元的組合誤差，無法確定互感器、合并單元和二次回路具體哪一項(xiàng)超差，找到某一項(xiàng)誤差的來源較為困難。

在變電站中，一組電子式互感器帶有多個(gè)合并單元。如果使用整體誤差檢測(cè)方法，則需要對(duì)電壓、電流互感器進(jìn)行多次升壓、升流。經(jīng)驗(yàn)表明，這需要多次現(xiàn)場(chǎng)誤差調(diào)試才能達(dá)到要求。目前，實(shí)際中智能變電站多采用整體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法，檢修人員的工作量龐大，檢測(cè)成本高。

3.2 單體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的分析

單體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是分別檢測(cè)電能計(jì)量裝置中各構(gòu)件的誤差，其中關(guān)鍵是檢測(cè)合并單元的誤差。合并單元誤差主要有兩方面原因：一是合并單元中各元器件的非線性引起的誤差；二是數(shù)據(jù)采樣的同步性引起的誤差。

單體誤差現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)較整體誤差檢測(cè)而言，缺乏一套完整可行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方案，缺點(diǎn)明顯，誤差限值更大。文獻(xiàn)[3]介紹了合并單元校驗(yàn)的原理和方法，合并單元的校驗(yàn)原理主要包括對(duì)時(shí)和守時(shí)誤差校驗(yàn)、失步再同步校驗(yàn)、采樣值發(fā)布離散度、SV報(bào)文完整性校驗(yàn)、母線電壓并列以及切換功能校驗(yàn)。同時(shí)，由于合并單元內(nèi)的電子元器件和服務(wù)程序的運(yùn)行效率存在差異，導(dǎo)致在電參量采集和處理環(huán)節(jié)中存在一定的時(shí)間差，進(jìn)而對(duì)相位和功率的測(cè)量造成誤差。

目前，電子式互感器校驗(yàn)儀必須具備各個(gè)生產(chǎn)廠家的通信協(xié)議。對(duì)于不同廠家的電子式互感器和合并單元，廠家私有協(xié)議未經(jīng)開放不能通用，故難以對(duì)合并單元進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)。所以，即便是對(duì)該設(shè)備存在需求的相關(guān)供電公司與機(jī)構(gòu)，針對(duì)合并單元的驗(yàn)收、檢測(cè)也較少采用專門的合并單元校驗(yàn)儀，更多是采用各標(biāo)準(zhǔn)器組合或用繼保測(cè)試儀代替的辦法。

4 電子式互感器誤差調(diào)試流程

電子式互感器不僅包含設(shè)備本體，還包括合并單元。誤差調(diào)試流程如圖3所示，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換及調(diào)制后進(jìn)入合并單元的信號(hào)為數(shù)字量。在誤差調(diào)試過程中，需要多次重復(fù)升壓或升流至測(cè)量點(diǎn)，記錄誤差是否合格。當(dāng)誤差超差不大時(shí)，調(diào)試人員可根據(jù)相關(guān)公式視誤差情況而定，合理修改相應(yīng)合并單元標(biāo)定系數(shù)，進(jìn)而改變合并單元的輸出值以達(dá)到相關(guān)要求。如果誤差超差較大，則需要全面分析整個(gè)電子式互感器，確定誤差來源[4-5]。

圖3 誤差調(diào)試流程

在合并單元中對(duì)數(shù)字誤差的修正包括比值誤差修正和角值誤差修正，實(shí)際上是對(duì)電子式互感器的延時(shí)時(shí)間做出修正[6-7]。由于不同廠家的配置軟件之間不存在通用性，目前對(duì)合并單元標(biāo)定系數(shù)的定義、計(jì)算方法等缺乏統(tǒng)一的制定標(biāo)準(zhǔn)?；ジ衅髋c合并單元的誤差檢測(cè)工作需要依靠生產(chǎn)廠家才能進(jìn)行，增大了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的檢測(cè)復(fù)雜性和工作量。如果為了使誤差盡可能小，修改合并單元的比例系數(shù)不當(dāng)將嚴(yán)重影響電子式互感器測(cè)量準(zhǔn)確性而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，還可能導(dǎo)致與電子式互感器相連的繼保裝置發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，影響變電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié) 論

電子式互感器的測(cè)量誤差受現(xiàn)場(chǎng)安裝精度的影響，必須在安裝完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)誤差測(cè)試并進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)，確保其穩(wěn)定性和可靠性。建議生產(chǎn)廠家加強(qiáng)合并單元出廠檢測(cè)的質(zhì)量復(fù)核，并開放合并單元標(biāo)定系數(shù)調(diào)整窗口，從而減少現(xiàn)場(chǎng)誤差檢測(cè)工作對(duì)廠家的依賴和調(diào)試的工作量。同時(shí)，規(guī)范電子式互感器的安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)變電站檢修人員在互感器誤差檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等方面展開相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。