一种光原理电流互感器不停电精度校准方法的研究与应用

史松杰，赵　惠，张武洋，王英明，马欣彤

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁　沈阳　110006；2.国网物资有限公司，北京　100120)

随着智能变电站相关技术的迅速发展与应用，智能变电站设备的调试维护越来越被技术人员所重视。传统变电站的电流互感器主要采用电磁感应原理的电磁式互感器，但随着智能变电站的推广，采用磁光感应原理的光原理电流互感器逐步得到应用[1]。光原理电流互感器同传统电磁性电流互感器相比，具有测量范围大、高低压完全隔离、抗干扰能力强以及绝缘简单等优点。由于光原理电流互感器中，其主要部件为光源和光纤，所以在光原理电流互感器的运行维护过程中对于光源和光纤的处理要具有很高的标准。尤其对于光原理电流互感器在每次维护过后，都需要对维护好的设备进行精度校验。目前，检修人员对于光原理电流互感器的精度校验主要采用一次通流试验的方式来进行精度校准[2-3]，但一次通流试验一方面需要将对应线路进行停电，降低了变电站运行稳定性，对该地区负荷造成严重影响；另一方面，在利用一次通流试验进行精度校准过程中需要对一次设备加入大电流，再通过标准互感器采集量判定光原理电流互感器的精度[4]，校准过程中需要投入大量人力和物力，并且通流过程具有一定危险性。

为解决现有技术中光原理电流互感器在运行维护时存在的上述技术问题，本文提出一种光原理电流互感器不停电精度校准方法，该方法可以有效解决传统光原理电流互感器的精度校准过程复杂、需占用大量人力物力以及设备停电降低变电站运行稳定性的问题。通过该方法代替常规的利用一次通流试验进行精度校准的方法，有效提高运行维护光原理互感器的工作效率和变电站运行稳定性，同时降低运行维护成本。

1　原理与模型

光原理电流互感器安装初期，需要通过对一次设备进行通流试验，来实现光原理电流互感器的精度校准。当光原理电流互感器在光源正常的情况下，其精度可长期保持在较高水平。对于双套配置的电流互感器，在对其中1套进行维修更换时，可以将另1套作为精度基准，通过比对的方式进行校准[5]。根据这一原理，本文提出了不停电精度校准方法模型，如图1所示。通过选取双套设备中另1套未停电设备(单套设备时选取相邻设备)作为标准参考源，利用便携式采集装置同时检测未停电设备和新安装设备在不同工作状态下的数值，再通过互感器厂家提供的参数修改软件，对新安装设备在各个状态值下的误差进行调整，最终完成新安装设备的精度校验。

利用厂家的采集卡数据修改软件进行采集卡参数修改，修改过程中，保证2套采集卡电流幅值与相角的误差小于0.02%，比对合格后，再改变负荷，重复之前的比对校核过程，最后经3处以上比对点校准无误后，可确定新安装采集卡精度合格，校准过程结束。

图1 不停电精度校准方法模型

2　具体方案设计

实施步骤如图2所示。首先确定更换间隔，将此间隔内的双套采集卡中需更换的1套所对应的线路保护、母线保护退出。保护退出后，通过采集卡与合并单元相互连接的光纤，对待更换的采集卡进行数据备份。备份完成后，开始对需更换的1套采集卡进行更换。

图2 比对法实施步骤

更换完成后，对新安装的采集卡进行上电，将备份数据导入到新安装采集卡内，作为待修改数据。通过2套采集卡对应的合并单元上的光电转换口，对2套采集卡的实时数据进行监测。该光电转换口主要为智能变电站内的网络分析仪输送数据，对保护的正常运行不会造成影响。

如图3所示，通过具有核相功能的手持式测试仪(如PAM300光数字万用表)对2套采集卡输出数据进行实时比对，比对过程中由现场运行人员负责改变线路负荷，在负荷改变过程中，通过测试仪的核相功能对2套采集卡的输出数据进行误差计算。

图3　具有核相功能测试仪应用接线图

根据误差值的大小，利用厂家的采集卡数据修改软件进行采集卡参数修改。修改完成后，保证2套采集卡电流幅值与相角的误差小于0.05%，如图4 所示，比对合格后，再改变负荷，重复之前的比对校核过程，最后经3处以上比对点校准无误后，可确定新安装采集卡精度合格，校验结束。

最后通过查看对应线路保护与母线保护，确定保护采集电流量正确，保护无差流，投入保护，校准结束。

(a)

(b)图4　精度比较结果

3　应用案例

本文所提出的一种光原理电流互感器不停电精度校准方法在辽宁盘锦220 kV南环变电站光原理电流互感器问题采集卡的更换过程中得到应用。如图5所示，现场应用不停电校准方法分别对7个间隔、共计15块的问题采集卡进行了更换。

以其中某一间隔A相I套光原理电流互感器发生故障为例，更换过程如下：

a. 由运维人员申请带电更换二次采集模块；

b. 退出I套相关保护(线路、母线)；

c. 通过软件下载原采集器模块内参数；

d. 关闭该间隔I套光原理电流互感器二次电源；

e. 更换I套采集器；

f. 投入该间隔I套光原理电流互感器二次电源；

g. 将保存参数下载至新采集器；

h. 将I套MU与II套MU输出接入PAM300光数字万用表的光口1和光口2，进入报文分析→F5核相功能→F1填加A相光原理电流互感器通道，得出比值差及相角差，界面如图6所示；

i. 通过调试软件对光原理电流互感器极性和误差进行校正；

j. 在网络分析仪上，对比I、II套三相波形，确认相序正确；

k. 投入I套相关保护，完成校准过程。

图5　现场精度校准接线图

图6　精度校准比较结果

4　结束语

通过对比对结果分析可知，文中提出的一种光原理电流互感器不停电精度校准方法应用效果良好，有效提高了现场运维工作效率，节约了更换维修时间，大大提高变电站的供电可靠性。此外，文中所提出的校准方法的应用主要针对2次及2次以内精度校准工作，当精度校准工作超过2次以后，精度误差是否满足标准不能确定，未来对于如何提高该校准方法在2次以上精度校准工作中的应用还有待继续研究。