半电子式电流互感器角差异常原因分析及解决措施
2014-12-22陈玩通
陈玩通
摘 要：通过分析数字化变电站半电子式电流互感器角差异常的原因，提出了一系列有效的解决方法，以期为相关单位提供有益的参考和借鉴。
关键词：数字化变电站;半电子式电流互感器;信号转换器;同步信号发生器
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）23-0056-02
电子式电流互感器分为测量用和保护用两类，因两者的工作范围不同，一般无法采用一种电流互感器同时实现上述两种功能。但可将测量用互感器与保护用互感器组装在一起，并由不同的传感器分别实现测量和保护的功能。电子式电流互感器在日常运行中会出现异常的现象，进而影响了工作效率。因此，必须采取有效的方法解决异常问题，从而确保电子互感器正常运行。
1 半电子式电流互感器的测试方法
半电子式互感器的误差检测与传统互感器的误差检测有很大差别。这是因为被试电流互感器二次侧输出的模拟信号进入与其配合的合并单元后，会转换为数字信号，无法与标准电流互感器二次输出直接比对。因此，必须将标准或被试的输出信号转换为可比较的信号后，再通过相应的算法得出比差和角差。半电子式电流互感器测试接线如图1所示。
由于采用了直接测量的方式，导致对校验装置的准确度要求较高（采样变换回路与标准互感器的整体准确度应不低于0.05S级）。
图1 半电子式电流互感器测试接线
半电子式互感器的比值误差定义与常规互感器的误差定义一致，即对半电子式互感器测量时出现的误差是因实际变比不等于额定变比而产生的。
半电子互感器相位差的定义为：一次端子的某一电流出现时，与之对应的数字数据，即合并单元输出传输时两者的时间差。由于合并单元内部数据在处理和传输过程中存在延时，所以，半电子互感器的相位误差等于相位差减去合并单元额定相位偏移φor与额定延迟时间tdr构成的偏移量φdr，即：
φθ=φ-（φor+φdr）. （1）
φdr=-2πftdr. （2）
式（1）（2）中：φ—— 一次电流相量与二次输出相量的相位差;
tdr——额定延迟时间;
f——额定频率。
本次测试互感器的最高准确度为0.2S级，测试采用的标准互感器为0.01S级。为了满足《电力互感器检定规程》（JJG1021—2007）的要求，所采用的电子式互感器校验仪的准确度不应低于0.04S级。
半电子式电流互感器的输出信号为数字信号，难以与标准互感器输出的模拟量作比对。因此，本次测试将标准互感器输出的模拟量经A/D转换为数字量后，再与被测互感器输出比较。
2 半电子式电流互感器角差值异常分析
在现场调试过程中，发现线路侧电子式电流互感器角差值异常。各测量点的比差值都在合格范围内，角差值在低于80%额定一次电流值的情况下超差。当一次电流值大于80%的额定电流时，角差值恢复正常。以某线路侧A相为例，实测误差数据如表1所示。
表1 某线路侧A相数字信号实测误差数据
一次额定电流/%
1
5
20
80
100
120
误差
限值
ε/%
0.75
0.35
0.20
0.20
0.20
0.20
φ/（′）
30
15
10
10
10
10
实测
误差
ε/%
-0.62
-0.32
-0.20
-0.12
-0.08
-0.08
φ/（′）
68
59
43
9
-1
0
从表1中可以看出，当一次电流值接近80%的额定电流时，角差值处于合格范围内;当一次电流值小于80%的额定电流时，角差值超出合格范围。
由于现场电子式电流互感器是由传统电流互感器与合并单元配合运行的，当出现角差异常现象时，需要从传统互感器故障导致的角差异常和合并单元故障导致的角差异常两方面考虑。现场对传统式电流互感器单独进行了试验，将接入合并单元的二次模拟信号接入现场校验仪进行测试。实测误差数据如表2所示。
表2 某线路侧A相模拟信号实测误差数据
一次额定电流/%
1
5
20
80
100
120
误差
限值
ε/%
0.75
0.35
0.20
0.20
0.20
0.20
φ/（′）
30
15
10
10
10
10
实测
误差
ε/%
-0.04
-0.04
-0.04
-0.02
-0.02
-0.02
φ/（′）
2
1
1
1
0
0
从表2中可以看出，传统式电流互感器误差处于合格范围内。因此，可将故障问题锁定在合并单元本体上。现场常规电流互感器的变比为1 200/5，采用标准功率源输出二次电流值为5 A的标准电流。将标准信号接入合并单元后，测试合并单元输出的光信号（数字信号），如图1所示。实测误差数据如表3所示。
从表3中可以看出，导致角差异常的原因是合并单元本体故障。合并单元插件可存储对应通道内交流插件的内部标变系数。由于交流插件的各通道输入类型可变，导致测量电流、保
护电流、电压和外接电压通道的标变系数均不同，比如电压（电压互感器变比为100 V/3.3 V）的标变系数为10 300;保护电流（电流互感器变比为30 A/3.9 V）的标变系数为701;测量电流（电流互感器变比为1.2/3.9 V）的标变系数为17 450.由于标变系数与实际装置的合并单元插件、A/D插件和交流插件配合时存在细微变化，导致测试时角差存在异常。
表3 某线路侧A相合并单元实测误差数据
一次额定电流/%
1
5
20
80
100
120
误差
限值
ε/%
0.75
0.35
0.20
0.20
0.20
0.20
φ/（′）
30
15
10
10
10
10
实测
误差
ε/%
-0.52
-0.30
-0.18
-0.08
-0.08
-0.04
φ/（′）
60
54
41
9
-2
-1
3 解决方法
合并单元本体由不同功能插件组合使用，进入合并单元的模拟量由交流插件采集传送到A/D插件采样，A/D的原始采样数据发送至合并单元插件后进行数据处理。
应及时更换合并单元问题插件并调整刻度，从而使合并单元插件存储的标变系数能与相关插件配合。值得注意的是，调整应精确，从而保证其精度。更换插件后的实测误差数据如表4所示。
表4 某线路侧A相数字信号调整后的实测误差数据
一次额定电流/%
1
5
20
80
100
120
误差
限值
ε/%
0.75
0.35
0.20
0.20
0.20
0.20
φ/（′）
30
15
10
10
10
10
实测
误差
ε/%
0.14
0.12
0.08
0.02
0.02
0.00
φ/（′）
-7
-7
-1
-4
-5
-7
从表4中可以看出，测试结果均处于合格的误差范围内。
4 结束语
综上所述，半电子式电流互感器是电网动态观测、提高继电保护可靠性和数字电力系统建设的基础装备，它将在现代电力系统中发挥重要的基础测量作用。为了保障半电子式电流互感器正常运作，需要我们重视对半电子式电流互感器故障的分析和解决工作。
参考文献
[1]张健康，粟小华，胡勇，等.智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施[J].电力系统保护与控制，2014（07）.
[2]李泽科，黄巍，陆榛，等.GIS电子式互感器输出异常原因分析及处理[J].电力与电工，2012（04）.
〔编辑：张思楠〕
Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures
Chen Wantong
Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.
Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator
0.00
φ/（′）
-7
-7
-1
-4
-5
-7
从表4中可以看出，测试结果均处于合格的误差范围内。
4 结束语
综上所述，半电子式电流互感器是电网动态观测、提高继电保护可靠性和数字电力系统建设的基础装备，它将在现代电力系统中发挥重要的基础测量作用。为了保障半电子式电流互感器正常运作，需要我们重视对半电子式电流互感器故障的分析和解决工作。
参考文献
[1]张健康，粟小华，胡勇，等.智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施[J].电力系统保护与控制，2014（07）.
[2]李泽科，黄巍，陆榛，等.GIS电子式互感器输出异常原因分析及处理[J].电力与电工，2012（04）.
〔编辑：张思楠〕
Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures
Chen Wantong
Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.
Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator
0.00
φ/（′）
-7
-7
-1
-4
-5
-7
从表4中可以看出，测试结果均处于合格的误差范围内。
4 结束语
综上所述，半电子式电流互感器是电网动态观测、提高继电保护可靠性和数字电力系统建设的基础装备，它将在现代电力系统中发挥重要的基础测量作用。为了保障半电子式电流互感器正常运作，需要我们重视对半电子式电流互感器故障的分析和解决工作。
参考文献
[1]张健康，粟小华，胡勇，等.智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施[J].电力系统保护与控制，2014（07）.
[2]李泽科，黄巍，陆榛，等.GIS电子式互感器输出异常原因分析及处理[J].电力与电工，2012（04）.
〔编辑：张思楠〕
Semi-electronic Current Transformer Angle Difference Often Cause Analysis and Corrective Measures
Chen Wantong
Abstract： By analyzing the digital substation electronic current transformer half angle difference is often the reason put forward a series of effective solutions in order to provide a useful reference for relevant units.
Key words： digital substation; semi-electronic current transformer; signal converters; synchronizing signal generator
