基于異頻小信號(hào)的互感器現(xiàn)場校驗(yàn)儀分析研究

知貝網(wǎng)-基于異頻小信號(hào)的互感器現(xiàn)場校驗(yàn)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(kuò)大其他儀表量限，使測量電路與被測電路進(jìn)行隔離，保護(hù)儀表因過載而損毀。每年有大量的互感器將會(huì)被投入使用，所以對(duì)于互感器的檢測是一項(xiàng)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(hào)的互感器校驗(yàn)儀，僅使用單臺(tái)設(shè)備即可完成常規(guī)及GIS內(nèi)電磁式電壓互感器及電流互感器的現(xiàn)場校驗(yàn)任務(wù)，提高現(xiàn)場測試人員的檢測效率。并提高設(shè)備在運(yùn)行變電站的測試干擾性。該設(shè)備成功投入到對(duì)互感器檢測具有重要的實(shí)際意義和使用價(jià)值。關(guān)鍵詞電壓互感器電流互感器GIS異頻小信號(hào)0引言互感器校驗(yàn)儀是對(duì)互感器誤差校驗(yàn)的必備設(shè)備?；ジ衅餍ｒ?yàn)儀經(jīng)歷了從最初的手動(dòng)測試到自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)互感器一次側(cè)施加大電流（電壓），采集互感器二次側(cè)采集的電流（電壓）信號(hào)，輸入到校驗(yàn)儀內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)差值運(yùn)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(shí)，需要用到同變比的標(biāo)準(zhǔn)電流（電壓）互感器、升流（壓）裝置、負(fù)載箱等大型設(shè)備。且接線復(fù)雜，升流（壓）時(shí)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(yàn)儀二次側(cè)輸出電壓（電流）信號(hào)，模擬互感器運(yùn)行狀態(tài)，采集一二次側(cè)返回的電信號(hào)，運(yùn)算出相關(guān)物流參數(shù)，再代入經(jīng)典誤差公式計(jì)算出誤差數(shù)據(jù)?；谠摐y試原理的互感器校驗(yàn)儀，設(shè)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(yàn)儀，大多功能單一，現(xiàn)場抗干擾性差，即單臺(tái)設(shè)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(nèi)互感器時(shí)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(biāo)準(zhǔn)變比互感器以及一臺(tái)設(shè)備無法同時(shí)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(hào)[2]的互感器校驗(yàn)儀，僅使用單臺(tái)設(shè)備即可完成常規(guī)及GIS內(nèi)電磁式電壓互感器及電流互感器的現(xiàn)場校驗(yàn)任務(wù)，提高現(xiàn)場測試人員的檢測效率。并提高設(shè)備在運(yùn)行變電站的測試干擾性。本文將分析該校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)原理，并通過現(xiàn)場使用采用該技術(shù)的實(shí)測結(jié)果對(duì)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(fù)載誤差組成，所以在被檢電流互感器屬于非線性誤差補(bǔ)償時(shí)，只要準(zhǔn)確測量出被測CT的實(shí)際匝數(shù)比（n2/n1）再通過測量互感器在小電流信號(hào)下的空載誤差、二次繞組內(nèi)阻抗、及其他電流點(diǎn)下的勵(lì)磁導(dǎo)納，由此可以計(jì)算出此種類型互感器的實(shí)際誤差。GIS內(nèi)電流互感器由于一次結(jié)構(gòu)的特殊性，使其一次感抗很大，導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)升流困難。引起GIS內(nèi)電流互感器誤差測量精度的參數(shù)主要為：實(shí)際變比、二次阻抗、勵(lì)磁導(dǎo)納及二次負(fù)荷等，只要準(zhǔn)確測量出這些參數(shù)，即可完成GIS內(nèi)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(jīng)典誤差理論，可知，由于勵(lì)磁電流、繞組電阻及電抗的存在，導(dǎo)致互感器在測量中由于實(shí)際變比與額定變比的不相等，一、二次電壓相位的偏移，產(chǎn)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(fù)載誤差-(Z1′+Z2)Yb組成。前者與勵(lì)磁導(dǎo)納Y1和一次繞組空載漏阻抗Z1有關(guān)，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(fù)荷Yb大小有關(guān)。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(diǎn)可知，GIS內(nèi)PT一次側(cè)與罐壁之間存在寄生電容，測量時(shí)要盡可能地降低其影響，理想的方式是將被測量PT獨(dú)立出來，減小一次回路的長度。異頻技術(shù)測試時(shí)是從二次側(cè)升壓，升壓時(shí)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(duì)測試的影響，完成GIS內(nèi)電磁式電壓互感器誤差的測試。1.3異頻小信號(hào)異頻小信號(hào)是相對(duì)與傳統(tǒng)法設(shè)備測試時(shí)輸出的信號(hào)而言的[4]。傳統(tǒng)法設(shè)備在測試時(shí)需要對(duì)電壓互感器一次側(cè)進(jìn)行升高電壓和大電流，其頻率為工頻50HZ。而該設(shè)備在進(jìn)行測試時(shí)最大輸出僅為150V，頻率選取在45-50HZ之間。當(dāng)測試完成之后系統(tǒng)又將該頻率下測試所得信號(hào)利用相關(guān)公司轉(zhuǎn)化為工頻下數(shù)據(jù)。由此來消除在運(yùn)行變電站因?yàn)殡姶鸥蓴_帶來的影響。1.4現(xiàn)場抗干擾技術(shù)該設(shè)備利用變頻源，在強(qiáng)干擾的情況下，先采用49Hz、51Hz對(duì)電磁式互感器的變比進(jìn)行測試，同時(shí)采用20Hz以下的頻率信號(hào)進(jìn)行阻抗、導(dǎo)納等參數(shù)的測試，通過信號(hào)過濾單元，濾除掉現(xiàn)場50Hz的工頻干擾，因此信號(hào)采集器提取的信號(hào)都是由變頻源施加在互感器上反4.2GIS變電站現(xiàn)場比對(duì)（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(hào)JSQ-110額定一次電壓110kV/√3生產(chǎn)廠家山東泰開互感器有限公司A相B相C相端子標(biāo)志1a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n1二次電壓57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V準(zhǔn)確級(jí)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(fù)荷額定電壓百分?jǐn)?shù)誤差80%100%120%Cosφ1a1-1n12a1-2n1A本項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(duì)結(jié)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(jié)果滿足0.2級(jí)精度要求。（2）對(duì)于同一被試品，將本項(xiàng)目裝置與傳統(tǒng)互感器檢定裝置測試的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以看出兩種測試結(jié)果的差值均小于0.2級(jí)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(jié)論該設(shè)備的測試技術(shù)被順利研發(fā)、應(yīng)用與推廣，解決了傳統(tǒng)測試技術(shù)和目前所用的低壓外推測試技術(shù)等現(xiàn)有測試技術(shù)在GIS內(nèi)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(nèi)互感器的各項(xiàng)檢測，為分析計(jì)量用互感器參數(shù)狀況提供必要的數(shù)據(jù)支持，為準(zhǔn)確可靠運(yùn)行的計(jì)量設(shè)備提供有效的檢測手段。參考文獻(xiàn)[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