电子式互感器现场校验与问题分析 [浅析电子式互感器的校验方法]
时间：2020-02-22 07:33:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：电子式电流互感器是智能化变电站的重要组成部分之一，介绍了电子式电流互感器的特点及其工作原理，从实际出发，重点阐述互感器的校验方法及校验过程中的注意事项，为电子式电流互感器的校验提供经验。
关键词：电子式电流互感器；罗氏线圈；比差；相位差
作者简介：高运动（1983-），男，安徽淮北人，安徽送变电工程公司变电分公司调试所，助理工程师；杨乃旗（1982-），男，江苏扬州人，安徽送变电工程公司变电分公司调试所，助理工程师。（安徽 合肥 230000）
中图分类号：TM452 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0136-01
随着智能电网建设步伐的加快，省内智能化变电站建设也全面开展起来。电子式电流互感器作为智能化变电站内的重要组成部分，如何校验电子式互感器是变电站调试人员必须掌握的技术。本文以安徽首座220千伏电压等级的智能化变电站――铜陵滨江220千伏变电站为例，讲述电子式电流互感器的校验方法。
一、电子式电流互感器介绍
众所周知，传统的互感器测量大短路电流存在的问题是直流分量测不到，大电流易发生磁饱和，绝缘结构在高电压时体积大、成本高，安全系数降低，二次负载对精度有影响等不可克服的缺点，而电子式互感器由于结构的不同，完全克服了这些问题。按原理划分，电子式互感器主要有3种。
（1）光学电流互感器。是指采用光学器件作被测电流传感器，光学器件由光学玻璃、全光纤等构成。传输系统用光纤，输出电压大小正比于被测电流大小。由被测电流调制的光波物理特征，可将光波调制分为强度调制、波长调制、相位调制和偏振调制等。
（2）空心线圈电流互感器。又称为“罗氏”线圈式电流互感器。空心线圈往往由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非铁磁材料，其相对磁导率与空气的相对磁导率相同，这是空心线圈有别于带铁芯的电流互感器的一个显著特征。
（3）铁芯线圈式低功率电流互感器（LPCT）。它是传统电磁式电流互感器的一种发展。其按照高阻抗电阻设计，在非常高的一次电流下，饱和特性得到改善，扩大了测量范围，降低了功率消耗，可以无饱和的高准确度测量高达短路电流的过电流、全偏移短路电流，测量和保护可共用一个铁芯线圈式低功率电流互感器，其输出为电压信号。
本文以国电南自公司生产的PSET6000类型互感器为例进行探讨。电子式互感器内部采用罗氏线圈结构，罗氏线圈是将导线均匀地绕在非磁性环形骨架上，一次母线置于线圈中央，由于不存在铁芯所以不存在饱和现象。如图1所示。
如果母线电流为i（t），根据法拉第电磁感应定律，罗氏线圈两端产生的感应电势：
e（t）= -Mdi/dt
其中M为互感系数，互感系数正比于线圈的截面积以及单位长度匝数，增加匝数和截面积，可提高传感器的灵敏度，增加匝数同时会引起线圈内阻和电感的增加，故匝数选取应综合考虑。
罗氏线圈两端产生的感应电势e（t）经过积分器处理后得到与被测电流成比例的电压信号，经处理、变换后，即可得到与一次电流成比例的模拟量输出。
电子式电流互感器二次输出模拟小信号，测量输出的模拟量为4伏，保护输出的模拟量为0.15伏。此模拟量信号经双绞线接至互感器数据采集单元，互感器采集单元把模拟量信号转换为光信号输出，光信号再传输到合并单元，由合并单元转发至各保护装置。其逻辑框图如图2所示。
由于电子式电流互感器输出和常规互感器不同（常规互感器输出的是电流），不能用常规方式校验电子式电流互感器。下面主要讲述电子式互感器的校验方法。
二、电子式电流互感器的校验
（1）校验前的准备工作。
互感器校验前，首先确认相关设备是否齐全：包括电子式电流互感器、数据采集单元、合并单元、整流装置（数据采集单元和合并单元供电）、升流设备一套、电子式互感器校验仪、尾纤（注意光纤头类型）、光包及相应工具。
（2）互感器的试验项目。
互感器的比差、相位差及同步测试。
（3）互感器的比差、相位差及同步测试。
首先介绍几个设备及其作用。
升流系统――是通过在升流器二次加电流，一次感应得到大电流，由升流器和控制箱组成。
高精度标准互感器――它是作为一个参考标准，其精确度至少要高于被测试互感器精度一个等级，本次测试高精度互感器的精度为0.01S，被测试电子式电流互感器的最大精度为0.2S。
互感器稳态校验系统――由校验仪和上位机组成，本次使用的为江苏凌创电气NT702电子式互感器校验系统。它的作用是对输入的数据进行分析比较，得出结论。
试验时，把升流器、高精度标准互感器、被测电子式互感器三者串联组合，使其一次电流相等，高精度标准互感器和被测试互感器两者的P1指向相同。为了完成校验，校验系统需要同时接收标准源侧和视品侧的共两路信号的输入。标准源侧的信号是精度校验试验的基准，它取自高精度标准互感器输出的模拟量，信号接至校验系统的输入。NT702校验仪采用高精度算法及频率跟踪处理，进行数据分析，得到被试品的比差、相差及时差，同时完成波形绘制。
标准源侧和试品侧的信号采集需在同步信号的控制下进行，避免采样不同步造成的相位误差，校验系统的同步信号采用符合标准的光秒脉冲输出。如图3所示。
校验前，需先把校验仪内部设置准确，否则会影响校验精度。首先根据被测互感器的输出量类别，选择“模拟量输出”、“IEC61850-9-1输出”或“IEC61850-9-2输出”，高精度标准互感器的变比选择和被试互感器一致，并在校验仪中设置好相应的变比。
测试时，可以根据被测互感器的一次额定电流，分别施加额定电流的5%、20%、50%、100%及120%等多次测试。电流误差及相位差需满足表1要求。
电子式互感器校验经常会因为各种原因收不到信号，这个时候可以甩开合并单元和采集单元设备，直接把互感器的模拟量小信号接入校验仪（如果是模拟量输出的互感器），检测互感器发出的信号是否正确。如果互感器输出的是数字量信号，也可以通过第三方软件测试，检查设备发出的信号是否正确，以此逐个设备进行排查。测试完成后的合并单元及采集单元不允许再修改配置。
三、结语
随着“十二五”期间智能变电站的全面建设，智能化变电站会越来越多。根据国内外对电子式互感器的研究实践证明，电子式互感器长期运行的稳定性、可靠性还需要进一步改善，但由于电子式互感器传感原理上的优势，随着电力系统的不断发展，传统互感器会从变电站中逐渐淘汰，而新一代的电子式互感器将会取而代之，发挥重要作用。
（责任编辑：麻剑飞）
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