电子式电流互感器符号的角差指标有何要求?有没有这方面的标准?

电子式互感器现场校准技术实验分析_图文-五星文库
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电子式互感器现场校准技术实验分析_图文
导读:高电压技术第36卷第12期2010年12月31日,电子式互感器现场校准技术实验分析,摘要:为了保证电子式互感器在电力系统中安全可靠运行,需对其进行现场校准,介绍了有源电子式互感器和无源电子式互感器的基本原理.提出了基于直接数字校准方法的,并且使用该系统对110kV数字化变电站中电子式互感器进行了现场校准实验,实验结果表明:模拟输出式电子式互感器选择不同测试点进行校准时,无源电子式电流互感器在小
高电压技术第36卷第12期2010年12月31日
HighVoltage
Engineering,V01.36.No.12,December31,2010
电子式互感器现场校准技术实验分析
谭洪恩h2,胡浩亮3,雷
民3,章述汉3,李前3,李鹤3,李登云3
(1.武汉大学电气工程学院,武汉430072;2.新疆电力公司,鸟鲁木齐830002;
3.国网电力科学研究院,武汉430074)
摘要:为了保证电子式互感器在电力系统中安全可靠运行,需对其进行现场校准。介绍了有源电子式互感器和无源电子式互感器的基本原理.提出了基于直接数字校准方法的电子式互感器校准系统。并且使用该系统对110kV数字化变电站中电子式互感器进行了现场校准实验。实验结果表明:模拟输出式电子式互感器选择不同测试点进行校准时,角差相差20分。比差相差0.2%;无源电子式电流互感器在小信号下输出信号毛刺较大;有源电子式互感器输出信号所含直流分量较大。因此,对于电子式互感器现场校准应选择合适的测试点,同时针对电子式
互感器的新特性,必须制定相应的检测标准,保证整体电能计量的准确性。
关键词:电子式互感器;校准系统;现场校准;谐波含景;直流分量;电能计量
中图分类号:TM406
文献标志码:A
文章编号:1003―6520(2010)12―2990―06
ExperimentalAnalysisofOn-siteCalibrationofElectronicInstrumentTransformer
TANHong―enl”。HUHao-lian93,LEIMin3,ZHANGShu―han3,LIQian3,LIHe3,LIDeng―yun3
(1.SchoolofElectrical
Engineering,WuhanUniversity,Wuhan
Institute,Wuhan
430072,China;
2.XinjiangElectricPowerCorporation,Wulumuqi830002,China;
3.StateGridElectricPowerResearch
Abstract:Inorder
toguarantee
430074,China)
transformersinpower
thesafeandreliableperformanceoftheelectronicinstrument
system,on-sitecalibrationforelectronicinstrumenttransformers
needed.Weintroducedthebasicprincipleand
characteristicsoftheactiveandpassiveelectronicinstrumenttransformers,andproposed
electronicinstrument
transformers
calibrationsystembased
thedirectdigitalcalibrationmethod.Inaddition-anon―sitecalibrationfor
electronicinstrumenttransformersin
110kVdigitalsubstationwasexperimentallyresearchedbyusingthecalibra―
outputtype
tionsystem.Experimentalresultsshowthat。electronicinstrumenttransformerswithanalogtionsof20minutesinphase
current
error
havedevia―
and0.20Ainratio
errorat
different
points;theoutputs
ofpassiveelectronic
instrument
transformerscontainmuchsignalburrswhenthesetting
output
current
issmall;theactiveelectronic
energy
transformers
largeDCcomponent.Therefore。tO
ensure
theoverall
meteringaccuracy.proper
pointsshouldbechosenfortheon―sitecalibrationsofelectronicinstrumenttransformers-andthecorrespondingin―spectionstandardsforthenewfeaturesshouldalsobeestablished.
Keywords:electronicinstrumenttransformer;calibrationsystem;on-sitecalibration;harmoniccontent;DCcompo―nent;powermetering
原理,着重分析了现场校准中存在的一些问题,提出
目前数字化变电站试点已完成,技术成熟,将率
现场校准的一些建议,对相关校准标准的制定有很好的参考作用。
先全面推广。电子式互感器是建设数字化变电站的决定性设备,起至关重要作用。国内外很多厂家都推出了电子式互感器产品Ⅲ,市场上电子式互感器产品种类繁多,产品质量也是参差不齐。但是由于缺乏相应的校准手段,电子式互感器产品一直都没有得到可靠的校准。这对电力系统的安全运行是一个严重的隐患。这已经成为电子式互感器推广的一个瓶颈,制约着我国数字化变电站的发展,影响到了统一坚强智能电网的建设进程。
本文简单介绍了几种电子式互感器的基本工作
常见电子式互感器工作原理
1.1有源电子式电流互感器的基本工作原理
有源电子式电流互感器是通过电子技术将一次传感器输出的电压转化为数字信号,通过光纤传给二次设备。一次传感器根据原理不同,可以分为Rogowski线圈‘2。43和低功耗铁芯线圈式[s]。这种电流互感器由于A/D转换装置需要电源供电,所以称为有源电子式电流互感器。
1.2无源电子式电流互感器的基本工作原理
无源电子式电流互感器¨3以法拉第(Faraday)
智能电网一状态检修专题谭洪恩,胡浩亮,雷民,等.电子式互感器现场校准技术实验分析
磁光效应理论为基础(见图1),其实质是光波在通过磁光材料时,电流产生的磁场使光波在通过磁光材料时其偏振面会发生旋转,测量其旋转角度的大
小即可确定被测电流。
如果敏感路径是闭合环路。那么穿过敏感环路的电流所产生的磁场将作用于闭合环路,产生法拉第相角的大小将遵守安培环路定律,即
艮=V札oP
Hdl=po呦Hdl=加VNj。
式中,卢。为磁导率;V为代表光纤材料特性的维尔德常数;H为光传播方向上的磁场强度;L为光路长度;N为绕载流体的光圈数;J『为被测电流。1.3有源电子式电压互感器的基本工作原理
常见有源型电子式电压互感器的传感头部分仍采用传统的传感技术,即电容分压技术。被测对象通过电容分压测量单元后形成一较低的电压,A/D转换单元将电容分压测量单元的输出的模拟信号转化为数字信号,通过光纤传给二次设备。由于其高压侧A/D转换部分需要电源供电,所以称为有源光
学电压互感器。
1.4无源电子式电压互感器的基本工作原理
无源光学电压互感器H吨j的测量原理大致可分为基于Pokels效应[9。叫和基于逆压电效应或电致伸缩效应[1如两种,现在研究的光学电压互感器大多是基于Pokels效应的(包括集成光学电压互感器)。Pokels效应就是某些晶体在外加电场作用下,其折射率发生相应的变化。一束线性偏振光照射到晶体表面时,分裂成振动方向相互垂直的两束光,其相位差与所加电压成正比。图2为光学电压互感器原理
2电子式互感器现场校准技术
电子式互感器的校准基本原理
电子式互感器输出有两种形式:一种为模拟小
电压信号,一种为数字信号。这两种输出方式都与传统电磁式互感器的输出有很大的差别,因此必须研究新的校准方法。国内外很多学者都对电子式互感器校准问题做了大量研究[12‘15I,目前常见的校准方法是的直接数字校准方法。
图3为数字输出式电子式电流互感器校准接线图。标准电流互感器与被测电子式电流互感器一次串联,标准电流互感器的二次输出通过标准电阻转化为电压信号,然后连接到电子式互感器校验仪的标准A/D输入端口。被测电子式电流互感器二次输出连接到MU上,MU输出的数字信号通过光纤以太网传输到电子式互感器校验仪的数字输入接
图l法拉第磁光效应原理图
Fig.1
PinciplediagramofFaradaymagneto-opticeffect
圈2所示为光学电压互感器原理图
Fig.2
Principlediagramofopticalvoltagetransformer
图3数字校准示意图
Fig.3
Digitalcalibrationschemes
口。标准A/D和被测电子式电流互感器通过同步脉冲进行同步采样,校验仪接收标准A/D的数据和MU输出的数字信号后,通过相应的算法得出角差
对于模拟输出式电子式电流互感器其校准原理
高电压技术
与数字输出类似,电子式互感器校验仪也是直接测量被测电子式电流互感器输出的模拟小电压信号和标准互感器转化输出的电压信号,通过相应算法得出角差和比差。电子式电压互感器校准原理与电子式电流互感器校准原理类似,不同的是电子式电压互感器校准时一次侧是并联。标准互感器二次输出通过连接感应分压器转化为小电压信号。此系统标准A/D采用的是8位半标准万用表,整个校准系统精度优于0.050A[1
电子式互感器校准信号测试点选择
电子式互感器一般有两种输出方式:一种是模
对于数字输出式电子式互感器,其传输过程如图4(a)所示。由于其输出的是数字信号,所以无论的。但是由于电子式互感器与合并单元间的传输协对于模拟输出式电子式互感器,其传输过程有61850数字帧图5和图6分别给出了数字化变电站中10
20840.8―2007对于0.5级互
另一种方式如图4(b)所示,电子式互感器输出在实际应用中,由于模拟输出式电子式互感器V,有的保护用为150
数字输出式数字括号电子式‘目I感;
-?-―---;?“,母
盯型:2帧一●
保护测控装置
圉4电子式互感器信号传输方式
Fig.4
Electronicinstrumenttransformer
signal
transmissionmode
测量次数(a)在(1)点测试
j||lj
测量次数(b)在(2)点测试
图5电子式互感器比差值
Fig.5
Ratio
ofelectronic
instrumenttransformer
电子式互感器考核标准的选择
电子式互感器与传统电磁式互感器原理上有很
拟小电压信号;一种是数字信号。而根据其与合并单元及后续保护测控装置的连接方式不同又可以分为几种情况,如图4所示。
在(1)点或者(2)点进行测试,测试结果应该是一致议还未统一,一般无法在(1)点进行校准,实际操作过程中选在在(2)点即合并单元输出端进行校准。
两种情况,一种是通过电缆连接到合并单元,然后将其转化为数字信号,并且组装成IEC通过光纤传输给后续保护测控装置,常见于高压应用。如图4(b)所示。由于合并单元实际上起到了模数转换的作用,这样在(1)点或者(2)点进行测试,测试结果会因为合并单元引入的误差而不同。
有源电子式电流互感器(0.5级)在合并单元前(即(1)点)和合并单元后(即(2)点)比差和角差测试情况。可试验数据表明角差增大20分,比差变小了
0.2%。根据GB/T感器在额定电流下其相位误差限制为30分,比值误差限值为0.5%。所以合并单元带来的影响不能忽略。而且在实际应用中,合并单元与传感器来自不同的生产厂家,传感器的出厂试验报告只能说明其独立准确度,但是合并单元没有得到有效的校准,且两者连接后存在阻抗匹配等影响整体准确度的因素,所以在现场校准时必须选择(2)点进行测试。
信号不转化为数字信号,直接将模拟信号传输到信号分配器,然后再传输给测控装置,由于这种方式成本较低,一般低电压等级采取这种方式。
信号很小,常用的约为1在同一母线上,多个保护测控装置需要共用一个电子式电压互感器的电压信号时,通常采用信号分配器将弱电压信号进行多路扩展,实现二次电压的多级传输。但是由于传输的是模拟信号,在传输过程中不可避免的会有信号的衰减,类似于传统电压互感器的二次压降的影响一样。因此为了准确的得出电子式互感器的误差,应尽量选择在(2)点进行测试。
为了保证信号在传输过程中不能出现衰减,尤其是
智能电网一状态检修争题
谭洪恩.胡浩亮,雷民,等.电子式互感器现场校准技术实验分析
(幻0测在景0
测量次数(b)在(2)点测试
图6电子式互感器角差值
Fig.6
Phase
ofelectronicinstrument
tral坞fb咖er
大的不同,输出形式也不一样,而且不同原理的电子式互感器其输出特性也有各自的特点。应当根据电子式互感器的技术特点,制定相应的考核标准,保证整个计量的准确性。
2.3.1无源电子式电流互感器
图7给出了110kV数字化变电站中无源电子
式电流互感器在l%额定电流下测试波形。可以看出无源电子式电流互感器输出的波形毛刺很大。
图8给出了无源电子式电流互感器,在不同的额定电流下,20次比值差和角差测量结果图。从以上实验数据不难看出,无源电子式电流互感器在低端性能较差,输出波形很不光滑,毛刺很大,导致校验仪测试的比差和角差波动很大。
输出波形不光滑主要原因是在小信号下光学传感器引入了噪声。该类噪声具有随机性,前后产生的噪声是互不相关的,通常可以看做白噪声;同时从噪声机理和试验中发现,无源电子式电流互感器中对测量准确度影响较大的噪声大多集中于几十到几百Hz的频段内,频率<1
kHzfl
由于谐波噪声的存在引起无源电子式电流互感器波形畸变时,对电能计量的影响很大。国内外许多学者都研究了谐波对电能计量的影响[181引,有关
斌∞如们如加m
0.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20
图7无源电子式电流互感器校验波形
Fig.7
Calibrationwaveformofpassiveelectronic
current
transformer
-O.5摹
疵-1.0
丑.1.5
O5101520
测量次数(a)比差值
j|llj
图8无源电子式电流互感器比差值和角差值
Fig.8
Ratio
error
andphaseerrorofpassive
electroniccurrent
transforuler
电压、电流谐波信号时,当谐波电压电流相位为0。除准确性以外,还存在着电能计量合理性的问研究表明在测试回路叠加基波有效值30%的3次时。基波电能表的全波电能计量相对基波电能标准的计量误差为9%【l副。
题。即用户本身可能不是非线性负荷,不会产生谐波污染,但是由于无源电子式电流互感器自身特性
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0.1级与电磁式测量用互感器类似指标;T20840、0,具体参见《IEC2电子式电流互感器标准》(国标为GB&#47、1级、0.5S级做了规定.2级、0.2S级.5级,标准只对准确级为0
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目前国内还没有鉴定电子式互感器的标准,基本都是厂家用标准互感器进行比对的,
与常规电磁式的指标一样。
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电流互感器性能指标,以及其计算公式??
来源:互联网 发表时间: 3:50:21 责任编辑:李志喜字体:
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如果母线电流是90A一只150&#47,电流比是30;5A的电流互感器,互感器出线端是3A,可以省去计算,用一只150/5A的电流表
提问者评价
这是理想情况 测试结果不会是理想值 还有其它的一些计算,比如5%,10%误差曲线
解决方案2:
电流互感器性能指标主要是变比,其计算公式是表数与倍率的乘积
解决方案3:
电流互感器的性能指标有:容量,变比,精度,耐压
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新型互感器与传统互感器的差别
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数字式互感器(又叫:光电互感器,智能互感器、电子互感器)与传统的电磁互感器有着实质的差异。数字互感器输出的是数字信号,而电磁互感器是模仿信号(相似数字电视与模仿电视的差异)。它根据光电技能原理(这即是为什么也叫光电互感器了)是国家建设智能化电网的必备商品。 传统的电流互感器原理是电磁感应,一次绕组串联在电力线路中,二次绕组外部回路接有丈量仪器或继电维护及自动控制装置,使用高、低压绕组之间的电磁耦合,将信息从一次侧传到二次侧。这种布局需求在铁芯与绕组间以及一、二次绕组之间有满意耐压强度的绝缘层,以确保一切的低压设备与高电压相阻隔。跟着电力体系传输的电力容量的添加,电压等级越来越高,这样互感器的绝缘布局越来越杂乱,体积和分量加大,商品的造价也越来越高。例如,惯例的油浸式电流互感器,500kV商品的报价要比300kV的报价添加一倍。又因电磁型电流互感器的铁心具有饱满非线性,当电力体系发作短路故障时,高幅值的短路电流使互感器饱满、输出的二次电流严峻畸变,形成维护拒动,使电力体系发作严峻事故。互感器的饱满导致波形畸变,并且其频带呼应特性较差,频带窄,体系高频呼应差,而导致新式的根据高频暂态分量的疾速维护的完成存在困难等一系列风险。跟着光电子技能的迅速开展,科技人员已研发出使用光学传感技能和电子学原理相结合的电子式电流互感器,简称数字互感器或光电互感器。   数字互感器在原理与传统的互感器彻底不一样,数字互感器是使用光电子技能和光纤传感技能来完成电力体系电压、电流丈量的新式互感器。它是光学电压互感器(OVT)、光学电流互感器(OCT)、组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。根据晶体材料光电效应的教字式光电互感器,将取代现有根据铜材电磁效应的铁磁式互感器,现已成为业界的一致。中国研发已出220KV全电压、单晶体、纵向调制布局形式的光电互感器原理性样机,为工业化开发奠定了杰出的根底。   分类:光电互感器:包含有源型电子式电流互感器、无源磁光玻璃电子式电流互感器两种。   有源型电子式电流互感器:有源型电子式电流互感器特点是一次传感器为空心线圈,高压侧电子器件需求由电源供电方能工作。其原理如图所示:   有源型电子式电流互感器   无源磁光玻璃电子式电流互感器:无源磁光玻璃型电子式电流互感器特点是一次传感器为磁光玻璃,无需电源供电。其原理如图所示:   无源磁光玻璃电子式电流互感器   长处:与传统的电磁感应式电流互感器对比,光电式电流互感器具有以下长处:   (1)优秀的绝缘功能,造价低。电磁感应式电流互感器绝缘布局杂乱,其造价随电压等级呈指数联络上升。在光电式电流互感器中,高压侧信息是经过由绝缘材料做成的玻璃光纤而传输到低压侧的,其绝缘布局简略,造价通常随电压等级升高呈线性地添加。   (2)不含铁心,不存在磁饱满、铁磁谐振等疑问。光电式电流互感器运转暂态呼应好、稳定性好,确保了体系运转的高可靠性。   (3)电磁感应式电流互感器二次回路不能开路,低压侧存在开路高电压风险。由于光电式电流互感器的高压与低压之间只存在光纤联络,而光纤具有杰出的绝缘功能,因而可确保高压回路与二次回路在电气上彻底阻隔,低压侧没有因开路而发生高压的风险,一起因没有磁耦合,消除了电磁搅扰对互感器功能的影响。   (4)暂态呼应规模大,丈量精度高。电网正常运转时,电流互感器流过的电流并不大,但短路电流越来越大。电磁感应式电流互感器因存在磁饱满疑问,难以完成大规模丈量,并在一个通道一起满意高精度计量和继电维护的需求。光电式电流互感器有很宽的动态规模,一个丈量通道额定电流可测到几十安培至几千安培,过电流规模可达几万安培。因而既可一起满意计量和继电维护的需求,又可革除电磁感应式电流互感器多个丈量通道的杂乱布局。   (5)频率呼应规模宽。光电式电流互感器传感头有些的频率呼应取决于光纤在传感头上的渡越时刻,实践能丈量的频率规模首要决定于电子线路有些。现代光电式电流互感器的布局现已可以测出高压电力线路上的谐波。而电磁感应式电流互感器是难以进行这诸多方面工作的。   (6)没有因充油而发生的易燃、易爆破等风险。光电式电流互感器绝缘布局简略,可以不选用油绝缘,在布局设计上就可防止这方面的风险。   (7)体积小、分量轻。光电式互感器的传感头本身的分量通常小于1KG。   (8)习惯了电力计量与维护数字化、微机化和自动化开展的潮流。光电式电流互感器通常以数字量输出,这将最好地习惯日趋广泛选用的微机维护、电力计量数字化及自动化开展的潮流。
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