基于異頻小信號的互感器現(xiàn)場校驗儀分析研究

知貝網-基于異頻小信號的互感器現(xiàn)場校驗儀分析摘要互感器作為電力系統(tǒng)中常用的一種電工儀器，其作用是擴大其他儀表量限，使測量電路與被測電路進行隔離，保護儀表因過載而損毀。每年有大量的互感器將會被投入使用，所以對于互感器的檢測是一項很有必要的工作。紅相股份有限公司研制了一款基于異頻小信號的互感器校驗儀，僅使用單臺設備即可完成常規(guī)及GIS內電磁式電壓互感器及電流互感器的現(xiàn)場校驗任務，提高現(xiàn)場測試人員的檢測效率。并提高設備在運行變電站的測試干擾性。該設備成功投入到對互感器檢測具有重要的實際意義和使用價值。關鍵詞電壓互感器電流互感器GIS異頻小信號0引言互感器校驗儀是對互感器誤差校驗的必備設備?；ジ衅餍ｒ瀮x經歷了從最初的手動測試到自動測試，再到現(xiàn)在的智能化測試，從原理上大體可以分為兩種：比較法和低校高法[1]。比較法測試原理：將被測互感器與同變比的標準互感器一次側施加大電流（電壓），采集互感器二次側采集的電流（電壓）信號，輸入到校驗儀內部進行相關差值運算，儀器得出的數(shù)據(jù)即為互感器誤差數(shù)據(jù)。此原理測試互感器誤差時，需要用到同變比的標準電流（電壓）互感器、升流（壓）裝置、負載箱等大型設備。且接線復雜，升流（壓）時存在安全隱患，于現(xiàn)場開展檢測工作效率低下，極為不方便。低校高法也稱低壓外推法，由校驗儀二次側輸出電壓（電流）信號，模擬互感器運行狀態(tài)，采集一二次側返回的電信號，運算出相關物流參數(shù)，再代入經典誤差公式計算出誤差數(shù)據(jù)?；谠摐y試原理的互感器校驗儀，設備輕便，接線操作簡單，安全性高。但目前市場上的便攜式互感器校驗儀，大多功能單一，現(xiàn)場抗干擾性差，即單臺設備只能測試電流互感器或電壓互感器，易受現(xiàn)場電磁干擾影響測試精度。尤其在測試GIS（氣體絕緣封閉式組合電器）內互感器時升壓、升流困難，抗現(xiàn)場干擾能力差，無法測試GIS及套管式互感器、無法測試非標準變比互感器以及一臺設備無法同時兼容電流互感器和電壓互感器測試等問題。綜上所述，紅相股份有限公司研發(fā)了一款基于異頻小信號[2]的互感器校驗儀，僅使用單臺設備即可完成常規(guī)及GIS內電磁式電壓互感器及電流互感器的現(xiàn)場校驗任務，提高現(xiàn)場測試人員的檢測效率。并提高設備在運行變電站的測試干擾性。本文將分析該校驗儀的設計原理，并通過現(xiàn)場使用采用該技術的實測結果對比分析其性能。1基本原理1.1電流互感器誤差測試原理圖1電流互感器等效電路圖如圖1等效原理圖所示，電流互感器誤差為：(1)由上述式子可得，電流互感器的誤差主要由變比誤差及負載誤差組成，所以在被檢電流互感器屬于非線性誤差補償時，只要準確測量出被測CT的實際匝數(shù)比（n2/n1）再通過測量互感器在小電流信號下的空載誤差、二次繞組內阻抗、及其他電流點下的勵磁導納，由此可以計算出此種類型互感器的實際誤差。GIS內電流互感器由于一次結構的特殊性，使其一次感抗很大，導致試驗時升流困難。引起GIS內電流互感器誤差測量精度的參數(shù)主要為：實際變比、二次阻抗、勵磁導納及二次負荷等，只要準確測量出這些參數(shù)，即可完成GIS內電流互感器的誤差測量。1.2電壓互感器誤差測試原理根據(jù)電壓互感器的等效電路圖和經典誤差理論，可知，由于勵磁電流、繞組電阻及電抗的存在，導致互感器在測量中由于實際變比與額定變比的不相等，一、二次電壓相位的偏移，產生電壓比值誤差和相位誤差[3]。圖2電壓互感器等效電路圖（2）由上述電壓互感器等效電路圖及誤差公式可知，電壓互感器的誤差主要由空載誤差（-Z1′Y1′）和負載誤差-(Z1′+Z2)Yb組成。前者與勵磁導納Y1和一次繞組空載漏阻抗Z1有關，即一次電壓大小不變，空載誤差就不變。后者是與一次繞組空載漏阻抗Z1和二次繞組的空載漏阻抗Z2及二次負荷Yb大小有關。由此可見，如果能夠測算出不同電壓下的阻抗，并由不同電壓下空載誤差之差△ｚ，就可推算出在高壓下互感器的誤差。從GIS的特點可知，GIS內PT一次側與罐壁之間存在寄生電容，測量時要盡可能地降低其影響，理想的方式是將被測量PT獨立出來，減小一次回路的長度。異頻技術測試時是從二次側升壓，升壓時一次開路，因此可以切斷一次母線的刀閘，從而避開一次回路寄生電容對測試的影響，完成GIS內電磁式電壓互感器誤差的測試。1.3異頻小信號異頻小信號是相對與傳統(tǒng)法設備測試時輸出的信號而言的[4]。傳統(tǒng)法設備在測試時需要對電壓互感器一次側進行升高電壓和大電流，其頻率為工頻50HZ。而該設備在進行測試時最大輸出僅為150V，頻率選取在45-50HZ之間。當測試完成之后系統(tǒng)又將該頻率下測試所得信號利用相關公司轉化為工頻下數(shù)據(jù)。由此來消除在運行變電站因為電磁干擾帶來的影響。1.4現(xiàn)場抗干擾技術該設備利用變頻源，在強干擾的情況下，先采用49Hz、51Hz對電磁式互感器的變比進行測試，同時采用20Hz以下的頻率信號進行阻抗、導納等參數(shù)的測試，通過信號過濾單元，濾除掉現(xiàn)場50Hz的工頻干擾，因此信號采集器提取的信號都是由變頻源施加在互感器上反4.2GIS變電站現(xiàn)場比對（1）被測GIS電壓互感器信息如表3所示。表3被測GIS電壓互感器信息表型號JSQ-110額定一次電壓110kV/√3生產廠家山東泰開互感器有限公司A相B相C相端子標志1a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n1二次電壓57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V準確級額定輸出75VA75VA75VA75VA75VA75VA（2）誤差測試數(shù)據(jù)如表4所示。表4誤差測試數(shù)據(jù)表相別測試數(shù)據(jù)二次負荷額定電壓百分數(shù)誤差80%100%120%Cosφ1a1-1n12a1-2n1A本項目裝置75VA75VAf（%）-0.062-0.062-0.0630.8δ（’）2.973.023.082.5VA0f（%）0.1600.158/δ（’）-0.55-0.66/傳統(tǒng)法測試數(shù)據(jù)75VA75VAf（%）-0.030-0.032-0.0340.8δ（’）2.542.882.922.5VA0f（%）0.1820.184/δ（’）-0.87-0.96/B本項目裝置75VA75VAf（%）0.0200.0200.0210.8δ（’）0.390.430.482.5VA0f（%）0.1760.159/δ（’）-0.67-0.64/傳統(tǒng)法測試數(shù)據(jù)75VA75VAf（%）-0.012-0.014-0.0150.8δ（’）1.451.521.592.5VA0f（%）0.1800.177/δ（’）1.651.69/C本項目裝置75VA75VAf（%）0.0480.0480.0460.8δ（’）0.520.580.652.5VA0f（%）0.1630.163/δ（’）-0.74-0.68/傳統(tǒng)法測試數(shù)據(jù)75VA75VAf（%）0.0100.0120.0160.8δ（’）1.521.591.762.5VA0f（%）0.1920.194/δ（’）-0.99-0.86/4.3比對結果分析（1）根據(jù)JJG1021-2007《電力互感器》、JJG313-2010《測量用電流互感器》、JJG314-2010《測量用電壓互感器》檢定規(guī)程，被測常規(guī)電磁式互感器及GIS式互感器的誤差結果滿足0.2級精度要求。（2）對于同一被試品，將本項目裝置與傳統(tǒng)互感器檢定裝置測試的誤差數(shù)據(jù)進行比對，可以看出兩種測試結果的差值均小于0.2級被試品限值的1/3，因此，590J可用于常規(guī)電磁式互感器及GIS式互感器的誤差測試。5結論該設備的測試技術被順利研發(fā)、應用與推廣，解決了傳統(tǒng)測試技術和目前所用的低壓外推測試技術等現(xiàn)有測試技術在GIS內互感器測試中的種種弊端，為互感器現(xiàn)場檢測提供了新的檢測手段，可以讓測試人員順利的完成常規(guī)電磁式互感器及GIS內互感器的各項檢測，為分析計量用互感器參數(shù)狀況提供必要的數(shù)據(jù)支持，為準確可靠運行的計量設備提供有效的檢測手段。參考文獻[1]趙修民，趙屹濤.低壓外推法測定電流互感器誤差[J].電測與儀表，2014(12):28-30.[2]趙玉富，林玉涵，楊