基于异频小信号的互感器现场校验仪分析研究

知贝网-基于异频小信号的互感器现场校验仪分析摘要互感器作为电力系统中常用的一种电工仪器，其作用是扩大其他仪表量限，使测量电路与被测电路进行隔离，保护仪表因过载而损毁。每年有大量的互感器将会被投入使用，所以对于互感器的检测是一项很有必要的工作。红相股份有限公司研制了一款基于异频小信号的互感器校验仪，仅使用单台设备即可完成常规及GIS内电磁式电压互感器及电流互感器的现场校验任务，提高现场测试人员的检测效率。并提高设备在运行变电站的测试干扰性。该设备成功投入到对互感器检测具有重要的实际意义和使用价值。关键词电压互感器电流互感器GIS异频小信号0引言互感器校验仪是对互感器误差校验的必备设备。互感器校验仪经历了从最初的手动测试到自动测试，再到现在的智能化测试，从原理上大体可以分为两种：比较法和低校高法[1]。比较法测试原理：将被测互感器与同变比的标准互感器一次侧施加大电流（电压），采集互感器二次侧采集的电流（电压）信号，输入到校验仪内部进行相关差值运算，仪器得出的数据即为互感器误差数据。此原理测试互感器误差时，需要用到同变比的标准电流（电压）互感器、升流（压）装置、负载箱等大型设备。且接线复杂，升流（压）时存在安全隐患，于现场开展检测工作效率低下，极为不方便。低校高法也称低压外推法，由校验仪二次侧输出电压（电流）信号，模拟互感器运行状态，采集一二次侧返回的电信号，运算出相关物流参数，再代入经典误差公式计算出误差数据。基于该测试原理的互感器校验仪，设备轻便，接线操作简单，安全性高。但目前市场上的便携式互感器校验仪，大多功能单一，现场抗干扰性差，即单台设备只能测试电流互感器或电压互感器，易受现场电磁干扰影响测试精度。尤其在测试GIS（气体绝缘封闭式组合电器）内互感器时升压、升流困难，抗现场干扰能力差，无法测试GIS及套管式互感器、无法测试非标准变比互感器以及一台设备无法同时兼容电流互感器和电压互感器测试等问题。综上所述，红相股份有限公司研发了一款基于异频小信号[2]的互感器校验仪，仅使用单台设备即可完成常规及GIS内电磁式电压互感器及电流互感器的现场校验任务，提高现场测试人员的检测效率。并提高设备在运行变电站的测试干扰性。本文将分析该校验仪的设计原理，并通过现场使用采用该技术的实测结果对比分析其性能。1基本原理1.1电流互感器误差测试原理图1电流互感器等效电路图如图1等效原理图所示，电流互感器误差为：(1)由上述式子可得，电流互感器的误差主要由变比误差及负载误差组成，所以在被检电流互感器属于非线性误差补偿时，只要准确测量出被测CT的实际匝数比（n2/n1）再通过测量互感器在小电流信号下的空载误差、二次绕组内阻抗、及其他电流点下的励磁导纳，由此可以计算出此种类型互感器的实际误差。GIS内电流互感器由于一次结构的特殊性，使其一次感抗很大，导致试验时升流困难。引起GIS内电流互感器误差测量精度的参数主要为：实际变比、二次阻抗、励磁导纳及二次负荷等，只要准确测量出这些参数，即可完成GIS内电流互感器的误差测量。1.2电压互感器误差测试原理根据电压互感器的等效电路图和经典误差理论，可知，由于励磁电流、绕组电阻及电抗的存在，导致互感器在测量中由于实际变比与额定变比的不相等，一、二次电压相位的偏移，产生电压比值误差和相位误差[3]。图2电压互感器等效电路图（2）由上述电压互感器等效电路图及误差公式可知，电压互感器的误差主要由空载误差（-Z1′Y1′）和负载误差-(Z1′+Z2)Yb组成。前者与励磁导纳Y1和一次绕组空载漏阻抗Z1有关，即一次电压大小不变，空载误差就不变。后者是与一次绕组空载漏阻抗Z1和二次绕组的空载漏阻抗Z2及二次负荷Yb大小有关。由此可见，如果能够测算出不同电压下的阻抗，并由不同电压下空载误差之差△ｚ，就可推算出在高压下互感器的误差。从GIS的特点可知，GIS内PT一次侧与罐壁之间存在寄生电容，测量时要尽可能地降低其影响，理想的方式是将被测量PT独立出来，减小一次回路的长度。异频技术测试时是从二次侧升压，升压时一次开路，因此可以切断一次母线的刀闸，从而避开一次回路寄生电容对测试的影响，完成GIS内电磁式电压互感器误差的测试。1.3异频小信号异频小信号是相对与传统法设备测试时输出的信号而言的[4]。传统法设备在测试时需要对电压互感器一次侧进行升高电压和大电流，其频率为工频50HZ。而该设备在进行测试时最大输出仅为150V，频率选取在45-50HZ之间。当测试完成之后系统又将该频率下测试所得信号利用相关公司转化为工频下数据。由此来消除在运行变电站因为电磁干扰带来的影响。1.4现场抗干扰技术该设备利用变频源，在强干扰的情况下，先采用49Hz、51Hz对电磁式互感器的变比进行测试，同时采用20Hz以下的频率信号进行阻抗、导纳等参数的测试，通过信号过滤单元，滤除掉现场50Hz的工频干扰，因此信号采集器提取的信号都是由变频源施加在互感器上反4.2GIS变电站现场比对（1）被测GIS电压互感器信息如表3所示。表3被测GIS电压互感器信息表型号JSQ-110额定一次电压110kV/√3生产厂家山东泰开互感器有限公司A相B相C相端子标志1a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n11a1-1n12a1-2n1二次电压57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V57.7V准确级额定输出75VA75VA75VA75VA75VA75VA（2）误差测试数据如表4所示。表4误差测试数据表相别测试数据二次负荷额定电压百分数误差80%100%120%Cosφ1a1-1n12a1-2n1A本项目装置75VA75VAf（%）-0.062-0.062-0.0630.8δ（’）2.973.023.082.5VA0f（%）0.1600.158/δ（’）-0.55-0.66/传统法测试数据75VA75VAf（%）-0.030-0.032-0.0340.8δ（’）2.542.882.922.5VA0f（%）0.1820.184/δ（’）-0.87-0.96/B本项目装置75VA75VAf（%）0.0200.0200.0210.8δ（’）0.390.430.482.5VA0f（%）0.1760.159/δ（’）-0.67-0.64/传统法测试数据75VA75VAf（%）-0.012-0.014-0.0150.8δ（’）1.451.521.592.5VA0f（%）0.1800.177/δ（’）1.651.69/C本项目装置75VA75VAf（%）0.0480.0480.0460.8δ（’）0.520.580.652.5VA0f（%）0.1630.163/δ（’）-0.74-0.68/传统法测试数据75VA75VAf（%）0.0100.0120.0160.8δ（’）1.521.591.762.5VA0f（%）0.1920.194/δ（’）-0.99-0.86/4.3比对结果分析（1）根据JJG1021-2007《电力互感器》、JJG313-2010《测量用电流互感器》、JJG314-2010《测量用电压互感器》检定规程，被测常规电磁式互感器及GIS式互感器的误差结果满足0.2级精度要求。（2）对于同一被试品，将本项目装置与传统互感器检定装置测试的误差数据进行比对，可以看出两种测试结果的差值均小于0.2级被试品限值的1/3，因此，590J可用于常规电磁式互感器及GIS式互感器的误差测试。5结论该设备的测试技术被顺利研发、应用与推广，解决了传统测试技术和目前所用的低压外推测试技术等现有测试技术在GIS内互感器测试中的种种弊端，为互感器现场检测提供了新的检测手段，可以让测试人员顺利的完成常规电磁式互感器及GIS内互感器的各项检测，为分析计量用互感器参数状况提供必要的数据支持，为准确可靠运行的计量设备提供有效的检测手段。参考文献[1]赵修民，赵屹涛.低压外推法测定电流互感器误差[J].电测与仪表，2014(12):28-30.[2]赵玉富，林玉涵，杨