電子式互感器性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求

0電子式整體因配設(shè)備在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中的應(yīng)用隨著電氣系統(tǒng)向功率、超高壓、特種高壓的發(fā)展，對(duì)電氣設(shè)備的小型、智能和高可靠性的要求越來(lái)越高。由于傳感器機(jī)制的先進(jìn)，新電子式傳感器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)范圍大，頻率范圍寬。適應(yīng)電網(wǎng)測(cè)量、數(shù)字控制技術(shù)和自動(dòng)發(fā)展的方向，該行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。我國(guó)的電子式互感器研究從20世紀(jì)70年代起步,先后有多家大學(xué)、科研院所、生產(chǎn)廠家開(kāi)展相關(guān)的研究和制造生產(chǎn)工作并取得了較大的發(fā)展,已有多家單位研制的電子式互感器在10~750kV電力系統(tǒng)上掛網(wǎng)運(yùn)行,相關(guān)行業(yè)的大公司已邁向產(chǎn)品化、市場(chǎng)化的道路。國(guó)外阿爾斯通、Nxtphase、SDO、ABB、西門(mén)子等公司生產(chǎn)的電子式互感器已有成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并有部分產(chǎn)品掛網(wǎng)運(yùn)行。施耐德電氣、美國(guó)的PhotonicPowerSystem公司、德國(guó)的ROTZ公司、日本的三菱、東芝等公司也正在開(kāi)發(fā)電子式互感器產(chǎn)品。從目前國(guó)內(nèi)電子式互感器的試點(diǎn)情況來(lái)看,電子式互感器可靠性和穩(wěn)定性較差,在運(yùn)行中故障率較高。據(jù)統(tǒng)計(jì),截止2011年底投運(yùn)以來(lái),國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)110(66)kV及以上電子式電流互感器共發(fā)生故障138臺(tái)次,主要故障類(lèi)型為采集器故障、光纖故障、傳感器故障等;110(66)kV及以上電子式電壓互感器共發(fā)生故障51臺(tái)次,主要故障類(lèi)型為絕緣問(wèn)題、采集器故障、電磁干擾影響和合并單元故障等。為加強(qiáng)電子式互感器質(zhì)量管控,提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能,促進(jìn)電子式互感器的工程應(yīng)用,進(jìn)一步完善產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),國(guó)家電網(wǎng)公司組織開(kāi)展了電子式互感器性能檢測(cè)工作。檢測(cè)工作承擔(dān)單位為中國(guó)電力科學(xué)研究院電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心,檢測(cè)對(duì)象涵蓋24個(gè)制造單位的41臺(tái)產(chǎn)品。本文針對(duì)性能檢測(cè)的過(guò)程和結(jié)果,對(duì)不同原理結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在檢測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,并針對(duì)不同問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方法。1電子式電壓傳感性能試驗(yàn)項(xiàng)目本次性能檢測(cè)產(chǎn)品傳感原理不限,結(jié)構(gòu)型式為獨(dú)立支柱式,具體參數(shù)規(guī)定為:電子式電流互感器額定電壓110kV、額定電流600A、準(zhǔn)確級(jí)0.2S/5P30、額定二次輸出為數(shù)字信號(hào);電子式電壓互感器額定電壓110kV、準(zhǔn)確級(jí)0.2/3P,額定二次輸出為數(shù)字信號(hào)。送樣產(chǎn)品采用的原理如圖1所示。本文依據(jù)的性能檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目都基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的項(xiàng)目進(jìn)行,但是對(duì)相關(guān)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)要求做了提高和修改,以提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能,更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的需要。除了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的例行試驗(yàn)和型式試驗(yàn)外,還有多項(xiàng)特殊試驗(yàn)。由于電子式互感器采用的技術(shù)種類(lèi)很多,而且隨著技術(shù)的進(jìn)步還會(huì)有新的技術(shù)應(yīng)用到電子式互感器中來(lái),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)列出的項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)互感器不同的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行取舍。對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)未列出而又有必要進(jìn)行的項(xiàng)目應(yīng)執(zhí)行特殊試驗(yàn)中的“依據(jù)所采用技術(shù)需要的試驗(yàn)”。電子式電流互感器性能檢測(cè)項(xiàng)目共13項(xiàng),包括:基本準(zhǔn)確度測(cè)試、一次端的工頻耐壓測(cè)試、額定雷電沖擊測(cè)試和截?cái)嗬纂姏_擊測(cè)試、溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試、短時(shí)電流測(cè)試、復(fù)合誤差測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、MU(mergingunit)發(fā)送SV(samplevalue)報(bào)文檢驗(yàn)、可靠性評(píng)估、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試、一次部件的振動(dòng)測(cè)試、局部放電測(cè)量、隔離開(kāi)關(guān)分合容性小電流條件下的抗干擾測(cè)試。電子式電壓互感器性能檢測(cè)項(xiàng)目共8項(xiàng),包括:基本準(zhǔn)確度測(cè)試、一次端的工頻耐壓測(cè)試、額定雷電沖擊測(cè)試和截?cái)嗬纂姏_擊測(cè)試、溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試、電磁兼容試驗(yàn)、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試、局部放電測(cè)量、隔離開(kāi)關(guān)分合容性小電流條件下的抗干擾測(cè)試。上述檢測(cè)項(xiàng)目中專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子式互感器可靠性、穩(wěn)定性和精確度設(shè)置了特殊試驗(yàn)項(xiàng)目,分別為:基本準(zhǔn)確度測(cè)試、溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試、電磁兼容試驗(yàn)、可靠性評(píng)估、隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試。1)基本準(zhǔn)確度測(cè)試電子式電流互感器除滿足GB/T20840.8—2007要求外,增加以下補(bǔ)充要求:(1)為考核產(chǎn)品傳感器的穩(wěn)定性和二次算法選取是否恰當(dāng),增加了穩(wěn)定性要求,具體規(guī)定為:在100%和5%額定電流下,分別測(cè)試電子式電流互感器10min內(nèi)的誤差,要求其最大值與最小值之差不能超過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)誤差限值的1/2。(2)為考核周?chē)艌?chǎng)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品準(zhǔn)確度的影響,增加抗干擾性要求,具體規(guī)定為:按實(shí)際運(yùn)行中,兩相之間距離L,在離試品一次導(dǎo)桿L處施加1同相,大小為試品額定電流的干擾電流,要求試品各點(diǎn)誤差均不超出其限值。(3)為考核產(chǎn)品溫度或振動(dòng)補(bǔ)償是否合理,增加線性度要求,具體規(guī)定為:測(cè)試過(guò)程中,除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1%、5%、20%、100%和120%額定電流測(cè)量點(diǎn)外,隨機(jī)增加2個(gè)電流測(cè)量點(diǎn),記錄誤差數(shù)據(jù)。電子式電壓互感器除滿足GB/T20840.7-2007要求外,增加以下補(bǔ)充要求:(1)為考核產(chǎn)品傳感器的穩(wěn)定性和二次算法選取是否恰當(dāng),增加穩(wěn)定性要求,具體規(guī)定為:在100%額定電壓測(cè)量點(diǎn),記錄誤差數(shù)據(jù)在10min內(nèi)的波動(dòng)范圍,要求其最大值與最小值之差不能超過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)誤差限值的1/2。(2)為考核周?chē)h(huán)境對(duì)產(chǎn)品準(zhǔn)確度的影響,增加抗干擾性要求,具體規(guī)定為:記錄試品置于高低溫箱內(nèi)外誤差數(shù)據(jù)的變化,雜散電容的影響引起的誤差變化不超過(guò)誤差限值。(3)為考核產(chǎn)品溫度或振動(dòng)補(bǔ)償是否合理,增加線性度要求,具體規(guī)定為:測(cè)試過(guò)程中,除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2%、5%、80%、100%、120%和150%額定電壓測(cè)量點(diǎn)外,隨機(jī)增加電壓測(cè)量點(diǎn),記錄誤差數(shù)據(jù)。2)溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試產(chǎn)品由于制造工藝缺陷、元器件溫度系數(shù)不匹配、溫度補(bǔ)償算法選取不合理等,溫度循環(huán)測(cè)試容易出現(xiàn)誤差超差現(xiàn)象,因此本次測(cè)試將溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試作為考核重點(diǎn),并且在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大測(cè)試環(huán)境溫度范圍,增加溫度測(cè)量點(diǎn)。如圖2所示,測(cè)試過(guò)程中15個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)都應(yīng)在準(zhǔn)確限值內(nèi),其中第3測(cè)量點(diǎn)、第9測(cè)量點(diǎn)和第13測(cè)量點(diǎn)分別為升溫、降溫和恢復(fù)環(huán)境溫度過(guò)程中溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)刻的測(cè)量點(diǎn),在滿足溫度變化速率條件下(溫度變化速率≥5K/h),這3點(diǎn)的數(shù)據(jù)也應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。本次性能檢測(cè)提高標(biāo)準(zhǔn)要求,在每個(gè)環(huán)境溫度升溫和降溫過(guò)程中增加1個(gè)測(cè)量點(diǎn),即在1、3測(cè)量點(diǎn)之間,5、7測(cè)量點(diǎn)之間,7、9測(cè)量點(diǎn)之間,11、13測(cè)量點(diǎn)之間分別增加1個(gè)測(cè)量點(diǎn),以便動(dòng)態(tài)檢測(cè)電子式互感器準(zhǔn)確度隨溫度變化量。溫度循環(huán)測(cè)試按下圖進(jìn)行,圖中熱時(shí)間常數(shù)τ由制造方提供。(1)電磁兼容測(cè)試電子式互感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中電磁環(huán)境較為復(fù)雜,導(dǎo)致運(yùn)行故障率較高。本次性能檢測(cè)電磁兼容測(cè)試針對(duì)產(chǎn)品的合并單元和一次采樣單元進(jìn)行,測(cè)試內(nèi)容按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,只是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中電磁兼容的判據(jù)作出了修改,即將標(biāo)準(zhǔn)中抗擾度要求的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則由B級(jí)提高到A級(jí)。(2)可靠性評(píng)估電子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性是目前的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。本次性能檢測(cè)根據(jù)測(cè)試條件和測(cè)試能力,提出針對(duì)不同原理的電子式互感器的可靠性評(píng)估方案。1)故障自診斷試驗(yàn)對(duì)采集器與一次本體一起安裝的電子式互感器,通過(guò)剪斷或拔出采集器與合并單元光纖,檢查合并單元輸出數(shù)字狀態(tài)位是否正確置采樣數(shù)據(jù)無(wú)效,并正確給出互感器需要檢修警告。對(duì)采集器與合并單元一起安裝的電子式互感器,通過(guò)剪斷或拔出一次本體與采集器光纖、采集器與合并單元光纖,檢查合并單元輸出數(shù)字狀態(tài)位是否正確置采樣數(shù)據(jù)無(wú)效,并正確給出互感器需要檢修警告。2)雙電源供能可靠性試驗(yàn)本試驗(yàn)適用于采集器供電為激光供能與線路取能切換的電子式電流互感器。雙路電源的無(wú)縫切換性能要求:一次電流在切換值附近往復(fù)波動(dòng)時(shí),采集器雙路電源應(yīng)能無(wú)縫切換,采集器應(yīng)正常工作。雙路電源的供電穩(wěn)定性要求:一次電流在切換值附近頻繁切換時(shí),雙路電源應(yīng)穩(wěn)定工作,采集器應(yīng)正常工作。3)低溫投切可靠性試驗(yàn)本項(xiàng)試驗(yàn)可與溫度循環(huán)準(zhǔn)確度測(cè)試同時(shí)進(jìn)行,電子式互感器戶外、戶內(nèi)部分均處于最低溫時(shí),切斷所有供電電源并保持0.5h以后,合上供電電源,檢查其是否正常啟動(dòng)和工作,并保證其準(zhǔn)確度等級(jí)不發(fā)生變化。(3)隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試為考核電子式互感器的抗電磁干擾性能,除進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)外,本次性能檢測(cè)在試驗(yàn)室搭建隔離開(kāi)關(guān)分合容性小電流試驗(yàn)回路。將電子式互感器接入試驗(yàn)回路,模擬現(xiàn)場(chǎng)隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合過(guò)程,產(chǎn)生類(lèi)似現(xiàn)場(chǎng)暫態(tài)強(qiáng)干擾,考核在該條件下電子式互感器的電磁防護(hù)性能。圖3、圖4中設(shè)備參數(shù):1)高壓試驗(yàn)變壓器B,輸出電流1A;2)隔離開(kāi)關(guān)配電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、交流220V操作電源;對(duì)電容量較小的產(chǎn)品、電感原理的產(chǎn)品增加負(fù)載電容C。3)高壓測(cè)量設(shè)備,光纖式電壓電流組合測(cè)量系統(tǒng);4)數(shù)字式波形記錄儀接互感器合并單元輸出;5)電子式互感器的合并單元安放位置距隔離開(kāi)關(guān)水平位置5m。2結(jié)果與分析2.1應(yīng)用電磁干擾的信號(hào)分析和改進(jìn)措施有源電子式電流互感器性能檢測(cè)共有14家制造單位參加,產(chǎn)品傳感器主要采用Rogowski線圈或LPCT(lowpowercurrenttransformer)線圈原理。有源電子式電流互感器在檢測(cè)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題有:電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、溫度循環(huán)測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、短時(shí)電流測(cè)試導(dǎo)致采集器故障、隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障等。(1)電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障本次性能檢測(cè)電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障率最高,占比達(dá)29%,主要問(wèn)題包括:1)設(shè)備受空間電磁輻射干擾影響較大,機(jī)箱屏蔽設(shè)計(jì)不合理。2)設(shè)備電源端子騷擾電壓超標(biāo),電源端口設(shè)計(jì)不合理。3)設(shè)備在浪涌抗擾度測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)通信中斷、系統(tǒng)復(fù)位、輸出波形畸變或者電源損壞,設(shè)備電源口在浪涌抑制方面未采取合理措施,或者電路設(shè)計(jì)方面未解決浪涌信號(hào)所產(chǎn)生的高頻傳導(dǎo)或輻射干擾對(duì)電路的影響。圖5為電磁兼容測(cè)試過(guò)程中,故障錄波儀記錄的產(chǎn)品合并單元輸出的故障波形圖,圖中兩條波形分別代表合并單元輸出的測(cè)量通道和保護(hù)通道信號(hào)。圖5(a)為施加電磁干擾時(shí),輸出波形出現(xiàn)異常尖峰脈沖;圖5(b)為施加電磁干擾時(shí),輸出信號(hào)出現(xiàn)丟包,導(dǎo)致波形畸變;圖5(c)為施加電磁干擾時(shí),輸出信號(hào)出現(xiàn)直流漂移;圖5(d)為施加電磁干擾時(shí),輸出信號(hào)中斷,部分產(chǎn)品在干擾源消失后可以恢復(fù)正常,部分產(chǎn)品不能恢復(fù)正常,需要人工干預(yù)或重啟;圖5(e)為施加電磁干擾時(shí),輸出信號(hào)出現(xiàn)周期改變導(dǎo)致波形畸變。針對(duì)電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致的產(chǎn)品故障,本文建議的改進(jìn)措施為:提高機(jī)箱屏蔽性能,特別注意電源、信號(hào)外接端口在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取濾波接入設(shè)計(jì);針對(duì)電源口增加濾波器,吸收浪涌過(guò)程中相應(yīng)回路產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào);改變電路結(jié)構(gòu),減少敏感回路在傳導(dǎo)和輻射方面高頻影響;針對(duì)敏感回路采取屏蔽,避免高頻輻射干擾;檢查或改變接地方式設(shè)計(jì)可以克服地電位壓差和高頻信號(hào)干擾;采用抑制浪涌的元器件來(lái)防范浪涌(沖擊)騷擾所產(chǎn)生的電磁干擾,抑制浪涌騷擾的元器件主要有避雷管、壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管。(2)溫度循環(huán)測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障本次性能檢測(cè)溫度循環(huán)測(cè)試溫度范圍統(tǒng)一規(guī)定為戶外部分-40~+70℃,戶內(nèi)部分-5~+55℃,溫度循環(huán)測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障率占比19%,主要問(wèn)題包括:1)采用SF6絕緣的產(chǎn)品密封破壞,氣體泄漏。2)高溫時(shí)采集器激光供能不正常,采集器無(wú)法正常工作。3)由于低功率鐵芯線圈取樣電阻高低溫性能不穩(wěn)定,導(dǎo)致產(chǎn)品誤差超出標(biāo)準(zhǔn)要求或者輸出異常。建議的改進(jìn)措施為:更換能耐受-40℃低溫的密封圈和適當(dāng)提高密封圈的設(shè)計(jì)壓縮率;采取措施增加產(chǎn)品激光功能模塊的散熱功能;選擇耐高低溫的電子元器件。(3)短時(shí)電流測(cè)試導(dǎo)致采集器故障本次性能檢測(cè)統(tǒng)一規(guī)定動(dòng)穩(wěn)定電流為100kA,熱穩(wěn)定電流為40kA,持續(xù)時(shí)間3s。短時(shí)電流測(cè)試導(dǎo)致采集器故障發(fā)生率占比19%,主要問(wèn)題包括:1)線圈磁路飽和倍數(shù)過(guò)高,短時(shí)電流時(shí)輸出電壓超過(guò)AD(數(shù)模)量程限值,導(dǎo)致采集器某一通道損壞。2)采集器電源部分保護(hù)設(shè)計(jì)不當(dāng),導(dǎo)致測(cè)試后采集器故障,無(wú)數(shù)據(jù)輸出。3)傳感器取樣電阻容量選擇不合理,導(dǎo)致大電流時(shí)電阻擊穿,數(shù)據(jù)量突變。針對(duì)上述問(wèn)題,本文提出的改進(jìn)措施為:改進(jìn)磁路設(shè)計(jì)和電路保護(hù)設(shè)計(jì),選取適當(dāng)?shù)碾娮釉骷?4)隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障本次性能檢測(cè)隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試出現(xiàn)的問(wèn)題主要分為2類(lèi):一類(lèi)是隔離開(kāi)關(guān)分合過(guò)程產(chǎn)品采集器或合并單元損壞,無(wú)法正常工作;另一類(lèi)是隔離開(kāi)關(guān)分合過(guò)程中,故障錄波儀記錄的合并單元輸出波形出現(xiàn)異常尖峰脈沖,可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作。敞開(kāi)式(AIS)隔離開(kāi)關(guān)分合容性小電流過(guò)程是多次電弧擊穿和熄滅過(guò)程,由此產(chǎn)生多次脈沖電流,分合閘過(guò)程一次電流電壓波形如圖6和圖7所示。圖8是一次從電弧擊穿到熄滅的局部放大電流波形,電流頻率約為500kHz,最大電流幅值1200A,單次電流持續(xù)時(shí)間20μs。從圖中可以看出,隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試過(guò)程中,暫態(tài)電流信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),頻率高,幅值較大,同時(shí)產(chǎn)生高頻率和大陡度的過(guò)電壓,同時(shí)隔離開(kāi)關(guān)分合過(guò)程中的空間電弧放電、輻射電磁波、電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合、操作過(guò)電壓,對(duì)電子式互感器內(nèi)部電子元器件、信號(hào)線路、裸露引線產(chǎn)生影響,當(dāng)產(chǎn)品在電路設(shè)計(jì)方面考慮不周,對(duì)隔離開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中的強(qiáng)電磁干擾或操作過(guò)電壓防護(hù)措施不力時(shí),可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或輸出異常。性能檢測(cè)結(jié)果表明,產(chǎn)品通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電磁兼容A級(jí)性能要求后,不一定能通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試,因此隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試對(duì)于電子式互感器抗電磁兼容干擾能力的考核具有重要意義,建議制造商針對(duì)電子式互感器產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,滿足實(shí)際電力運(yùn)行需要。2.2測(cè)試誤差分析無(wú)源電子式電流互感器性能檢測(cè)共有15家制造單位參加,主要產(chǎn)品包括磁光玻璃型電流互感器和全光纖電流互感器。無(wú)源電子式電流互感器在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題有:小電流測(cè)試時(shí)誤差測(cè)試異常、溫度循環(huán)測(cè)試時(shí)輸出異常、電磁兼容測(cè)試時(shí)產(chǎn)品故障、復(fù)合誤差測(cè)試產(chǎn)品輸出異常、振動(dòng)測(cè)試時(shí)輸出異常、隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試時(shí)產(chǎn)品故障等。(1)小電流測(cè)試時(shí)誤差測(cè)試異常本次性能檢測(cè)小電流測(cè)試出現(xiàn)異常故障率最高,占比達(dá)24%。具體表現(xiàn)為誤差數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不滿足要求,即在5%和100%額定電流測(cè)量點(diǎn),誤差數(shù)據(jù)在10min內(nèi)的波動(dòng)范圍超過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)誤差限值的1/2。圖9為某產(chǎn)品準(zhǔn)確度試驗(yàn)時(shí),100%額定電流測(cè)量點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)在1min內(nèi)波動(dòng)情況,比差最大值和最小值之間變化0.15%,超過(guò)誤差限值0.2%的1/2,不符合檢測(cè)要求。光學(xué)電流互感器的誤差波動(dòng)主要出現(xiàn)在全光纖原理的電流互感器,誤差波動(dòng)主要是由互感器白噪聲對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾造成,從噪聲機(jī)理和試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響較大的噪聲大多集中于幾十到幾百Hz的頻段內(nèi);產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造工藝上的區(qū)別,也導(dǎo)致誤差結(jié)果的差異性。建議對(duì)全光纖互感器白噪聲的產(chǎn)生機(jī)理、特性進(jìn)行深入分析與研究,同時(shí)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝水平。同時(shí)建議檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)針對(duì)無(wú)源電子式互感器的準(zhǔn)確度測(cè)試方法、無(wú)源電子式互感器白噪聲對(duì)電能計(jì)量及繼電保護(hù)的影響進(jìn)行深入分析與研究。(2)溫度循環(huán)測(cè)試時(shí)輸出異常本次溫度循環(huán)測(cè)試輸出異常故障率達(dá)到22%,出現(xiàn)的主要問(wèn)題包括采集器在極限溫度下無(wú)法正常工作、輸出信號(hào)誤差嚴(yán)重超標(biāo)。圖10所示為某產(chǎn)品溫度循環(huán)測(cè)試過(guò)程誤差變化情況,測(cè)量點(diǎn)1-15對(duì)應(yīng)本文圖2中15個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn),整個(gè)溫度循環(huán)過(guò)程中,誤差變化量為0.8%,超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。當(dāng)光學(xué)電子式互感器選取的光學(xué)器件溫度性能較差時(shí),在高溫或者低溫時(shí)可能會(huì)損壞,導(dǎo)致產(chǎn)品故障或輸出異常;光學(xué)電流互感器二次部分一般采用了溫度修正算法,并在產(chǎn)品內(nèi)部?jī)?nèi)置了溫度傳感頭,當(dāng)溫度補(bǔ)償算法選取不合理,或者內(nèi)置溫度傳感頭靈敏度較差時(shí),就會(huì)出現(xiàn)溫度循環(huán)測(cè)試誤差超差現(xiàn)象。因此光學(xué)互感器應(yīng)選擇合適的光學(xué)器件、合適的誤差算法、采取合適的隔熱措施,降低溫度變化梯度。本次性能檢測(cè)過(guò)程中無(wú)源電子式互感器電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致的故障率也比較高,占比為24%,由于電磁兼容故障與有源電子式互感器類(lèi)似,應(yīng)對(duì)方法本文不再重復(fù)描述。2.3產(chǎn)品故障較多有源電子式電壓互感器性能檢測(cè)共有10家制造單位參加,產(chǎn)品傳感器主要采用電容分壓和電感分壓原理。有源電子式電壓互感器在檢測(cè)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題有:電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、溫度循環(huán)測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、雷電沖擊測(cè)試導(dǎo)致采集器故障、絕緣擊穿等。有源電子式電壓互感器電磁兼容測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障率最高,占比達(dá)54%,隔離開(kāi)關(guān)分合測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障率也達(dá)23%。有源電子式電流互感器部分產(chǎn)品采集器處于高電位,采用激光供電的方式;有源電子式電壓互感器采集器處于地電位,采用外部直流電源供電,因此更容易受到電磁兼容影響,故障率高于有源電子式電流互感器。有源電壓互感器電磁兼容故障現(xiàn)象與故障原因與電流互感器基本一致。2.4光學(xué)電壓傳感試驗(yàn)光學(xué)電壓互感器是利用晶體的特定物理效應(yīng)來(lái)敏感電壓。它采用非金屬晶體作為傳感頭,光纖作為傳輸介質(zhì),使電網(wǎng)與測(cè)量電路能有效隔離,從而避免了二次短路的危險(xiǎn);它的工作頻率高,可用于檢測(cè)電網(wǎng)諧波及浪涌電壓,這些都是傳統(tǒng)互感器所不具備的。本次性能檢測(cè)只有2家制造單位參加,產(chǎn)品傳感器采用Pockels原理,原理圖如圖11所示。光學(xué)電壓互感器在試驗(yàn)中存在的主要問(wèn)題有:雷電沖擊測(cè)試導(dǎo)致產(chǎn)品故障、溫度循環(huán)測(cè)試不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等。光學(xué)電壓互感器受溫度和振動(dòng)影響較大,在惡劣環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也沒(méi)有嚴(yán)格的論證和考核,因此還需進(jìn)一步的研究和發(fā)展。2.5對(duì)無(wú)源電子式整體傳感穩(wěn)定性和可靠性的探討(1)有源電子式互感器原理比較成熟,產(chǎn)品也比較穩(wěn)定,其發(fā)展中最重要的問(wèn)題是一次部分電源供電方法的選擇,遠(yuǎn)端電子采樣部分的可靠性,采集單元的可維護(hù)性。GIS(gasinsulatedswitchgears)式電子式互感器直接接入變電站直流電源,不需要額外供電,采集單元安裝在與大地緊密相連的接地殼上。這種方式抗干擾能力強(qiáng),更換維護(hù)方便,采集單元異常處理不需要一次系統(tǒng)停電。而對(duì)于獨(dú)立式電子式互感器,在高壓平臺(tái)上的電源及遠(yuǎn)端模塊長(zhǎng)期工作在高低溫頻繁交替的惡劣環(huán)境中,其使用壽命遠(yuǎn)不如安裝在主控室或保護(hù)小室的保護(hù)測(cè)控裝置,還需要積累實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn);另外,當(dāng)電源或遠(yuǎn)端模塊發(fā)生異常、需要維護(hù)或更換時(shí),需要一次系統(tǒng)停電處理。(2)無(wú)源電子式互感器雖然不存在一次供電問(wèn)題,但是其光學(xué)傳感材料的穩(wěn)定性、傳感頭的組裝技術(shù)、微弱信號(hào)調(diào)制解調(diào)、對(duì)溫度和振動(dòng)的敏感性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性等還需要進(jìn)一步研究。(3)對(duì)于規(guī)模較大的電子式互感器生產(chǎn)廠家,他們?cè)谠骷倪x擇等方面都考慮得較為成熟,產(chǎn)品試驗(yàn)一次