智能变电站电子式互感器异常分析
2013-03-06吴小邦任寅平
吴小邦,任寅平
（铜陵供电公司，安徽 铜陵 244000）
智能变电站电子式互感器异常分析
吴小邦,任寅平
（铜陵供电公司，安徽 铜陵 244000）
电子式互感器作为智能变电站的重要环节，有着传统互感器无法比拟的优势，但作为新型技术设备，在实际试点应用的过程中，也存在自身不知的问题，针对实际应用的智能变电站，从运行维护、发现问题、解决问题进行分析.
智能变电站；电子式互感器；缺陷分析
1 引言及工程概况
220k V滨江变电站为国家电网公司第二批智能变电站新建试点工程之一，安徽省第一座220k V智能变电站.该站位于铜陵市开发区内，全站电压等级为220k V/110k V/35k V，主变采用三相自耦有载调压变压器，工程以智能电网“统一规划、统一标准、统一建设”为基本原则，对变电站的智能一次设备、一次设备在线监测、电子式互感器、自动化系统等方面进行了智能化建设.项目静态投资为11664万元，其中智能化投资1696万元.变电站2010年12月开工建设，2011年12月22日通过竣工验收，2011年12月24日投入运行.本文是对该变电站投运一年来，电子式互感器出现的异常和维护进行的分析.
2 故障调查和原因分析
2.1 故障调查
220k V滨江智能变电站投运半年以后，频繁出现110k V侧I母及II母、220k V侧I母及II母负序电压越限的情况，导致母线保护电压开放，现场有电压异常、母差保护开放等告警信号.该异常对变电站的稳定运行有着较大的影响，特别是母差保护开放，存在造成保护误动的几率，具体现场收集的故障录波波形如下：
时间：2012年08月31日11时51分20秒110k V侧I母C相电压波形如图1所示.
I母C相电压持续较长的时间的角度超前9度左右，一开始就超前，在200ms左右后恢复正常，II母电压均正常.恢复正常时刻的波形如图2所示.
图1
图2
图3是由110k V I母电压生成的C相电压突变波形图（突变计算为本周波与前一周波差）及零序电压波形图，零序电压存在时间长，且中间过程存在零序电压减小的过程，经过一段时间（大约5周波）后又出现较大的零序电压.
图3
2.2 软件仿真分析
根据现场出现的现象通过软件模拟以及实际带回路模拟，图4为电压互感器取样部分原理图
图4
C1代表高压臂电容，C2代表低压臂电容，R1代表采集器输入电阻.V1为高压侧电压127K V，此模拟回路中，正常情况下二次输出电压为5.291V，角度为超前0.27度.
软件模拟主要通过以下几种方式进行模拟：
（1）当低压臂电容与底座接触不牢靠时，取样部分电路图则如图5所示，R2表示接触不牢靠引入的接触电阻.
图5
仿真可得：
当R2=2.5欧姆时，则角度变化为超前2.97436度，幅值增大为5.313V.
当R2=5欧姆时，则角度变化为超前5.6602度，幅值增大为5.313V.
当R2=10欧姆时，则角度变化为超前10.9504度，幅值增大为5.38V.
由仿真结果可知，随着R2的增大，角度超前得越多，而幅值呈现了略微增大的趋势.
（2）当互感器底座与大地接触不牢靠时，取样部分电路图则如图6所示，R2表示接触不牢靠引入的接触电阻.
图6
仿真可得：
当R2=2.5欧姆时，则角度变化为超前0.27度，幅值增大为5.291V.
当R2=5欧姆时，则角度变化为超前0.27度，幅值增大为5.291V.
当R2=10欧姆时，则角度变化为超前0.27度，幅值增大为5.29V.
当R2=10K欧姆时，则角度变化为滞后-0.17度，幅值增大为5.291V.
由仿真结果可知随着R2的变化，对角度和幅值几乎不会产生影响.
（3）当互感器至采集器的接线不牢靠时，取样部分电路图如图7所示，R2表示接触不牢靠引入的接触电阻.
仿真可得：
当R2=2.5欧姆时，则角度变化为超前0.27度，幅值增大为5.29V.
潘际銮23岁本科毕业后留在清华任教，当时李世豫19岁，来京考学。潘际銮的室友是李世豫的老乡，两人就这么相识了。彼此惺惺相惜，成了恋人。但没过多久，潘际銮就主动申请赴哈工大深造。“哈尔滨天寒地冻，生活条件也差，年轻老师们都不愿意去，他二话没说就举了手，都没和我商量。”尽管如此，李世豫还是默默支持了潘际銮的决定，只是有一事让她啼笑皆非，尴尬了很久。
图7
当R2=5欧姆时，则角度变化为超前0.27度，幅值增大为5.289V.
当R2=10欧姆时，则角度变化为超前0.26度，幅值增大为5.061V.
当R2=10K欧姆时，则角度变化为滞后0.144度，幅值增大为2.722V.
由仿真结果可知随着R2增大，角度几乎不会变化，幅值呈现减小的趋势.
（4）当与采集器信号输入端并联的放电二极管的阻抗发生变化时，取样部分原理图如图8所示，R2表示放电二极管的阻抗.
图8
仿真可得：
当R2=500欧姆时，则角度变化为滞后6.33度，幅值增大为5.26V.
当R2=1K欧姆时，则角度变化为超前3.31度，幅值增大为5.282V.
当R2=10K欧姆时，则角度变化为超前0.58度，幅值增大为5.292V.
当R2=20K欧姆时，则角度变化为超前0.42度，幅值增大为5.292V.
由仿真结果可知随着R2减小，角度会超前得越多，但是随着角度超前得越多幅值呈现了减小的趋势.
3 高压实验分析
通过对一次设备高压试验，从结果来看，只有在互感器底座接地不牢靠的情况下才可能出现电压角度偏差的故障情况.
通过高压实验排查，确认互感器本体正常.如果PT互感器本体有问题，譬如说有电容块被击穿或局部放电的话，应该是永久性故障，故障异常或者放电现象会越来越严重，不会发生电压角度波动，但短时间就恢复的现象.
4 结果分析
通过对现场录波波形图的分析、软件仿真故障情况及实际的高压实验排查，可得出以下结论：
（1）通过软件仿真及实际高压模拟试验可以看出，在低压臂电容与底座接触不牢靠时会导致与现场一样的故障情况.
（2）电子互感器的采集器可能受到了损伤，比如受到静电放电（E SD）的损坏，使采集器抗干扰能力下降，较微弱的干扰也使采集器工作异常.
5 处理方法
（1）对故障的电子式互感器低压臂电容与底座接触的接地、二次数据采集器与底座的接地，底座与接地网的连接，进行了处理，特别是有胶合的地方，将胶合螺丝更换成牙口螺丝，确保接地正常.
（2）更换采集器大功率电源板、抗干扰能力更强的采集板，通过加强采集器的抗干扰性，保证采集数据的准确性.
（3）继续研发抗干扰能力更强的采集器，采集器是小功率设备，实际安装的现场无论是温度、电磁干扰、灰尘污染等环境比实验室都要恶劣，通过生产出抗干扰性更强、稳定性更好的采集器，是保障智能变电站电子式互感器数据精确采集的重要手段.
6 结束语
通过处理，变电站目前通过电子式互感器采集数据稳定，近6个月以来，未出现电压角度异常现象.
[1]国家能源局.Q/G D W 383-2009智能变电站技术导则[S].北京：中国电力出版社，2010.
[2]G eisle K.I.Asmart ergreener Powergrid[C].The62 ndAnnual Conference for Proteetive R elay E ngineers，2009，(4).
[3]易丹，马涛，叶任时.智能电网发展前景与关键技术[J].科技创业,2009,(10).
责任编辑：张隆辉
TM 72
A
1672-2094(2013)02-0154-03
2013-02-06
吴小邦（1979-），男，安徽庐江人，铜陵供电公司运维检修部智能电网专责，工程师。
任寅平（1983-），男，安徽无为人，铜陵供电公司运维检修部线路专责，工程师。
