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摘要：对电子式互感器进行全链路监测及故障排除是智能变电站安全和稳定运行的重要保证。针对目前电子式互感器运行监测过程中存在的问题，提出了一套采集电子式互感器多点信号的全链路检测装置；利用高精度模拟量采集模块采集互感器-采集器-合并单元链路上的4处信号，利用多路数字同步拟合技术实现故障环节的判断。现场运行结果表明，全链路监测装置可以很好地解决电子式互感器的准确度以及可靠性问题。
关键词：电子式互感器；全链路监测；信号拟合；信号采集
0 引言
随着智能变电站的建设，电子式电压、电流互感器已经在电网运行中得到大 力推广[1]。但目前电子式互感器存在检测方式落后，故障处理时间过长的问题[2]。
通过电子式互感器全链路监测装置的应用，可以显著提高电子式互感器监测准确性和及时性，降低现场排故的时间，提升智能变电站的安全性与可靠性。
1 现有电子式互感器监测技术
电子式互感器安装在GIS设备壳体内，互感器引出屏蔽线接至互感器采集箱，接入采集器；经采集器AD转换为数字信号，经光缆传输至户外保护测控柜内安装的合并单元；电流信号再经合并单元整合后按IEC61850-9-2标准的规定转发给其他各保护装置、故障录波、电度表和网络分析仪等[3]。
电子式电流互感器稳态准确度测试方法如图1所示[4]。
2.2 信号输入类型
电子式互感器区全链路监测装置可以同时输入4种信号：
1．标准互感器的标准信号源输出：利用升压升流装置，将一次电流、电压接入标准互感器，将标互的输出作为标准信号源。
2．电子式互感器的传感器模拟量输出：由于电子式互感器二次侧输出分为多个引出组别，可以利用备用引出组别作为本体信号接入电子式互感器检测系统。
3．采集器的光纤串行数字量输出：本装置基于电子式互感器私有串行协议自动解析技术，实现了目前主流厂家协议的自动帧格式解析。在采集器输出光纤上，利用分光器将信号改接至电子式互感器检测系统。
4．合并单元的光纤以太网数字量输出：各厂家的输出都严格遵循IEC61850-9-2协议。
2.3 信号采集模块
测试系统分三个不同模块对上述4类信号（小电压信号、采集器信号、MU信号）做接收采集。
1．小电压信号采集模块。采用不低于50M欧输入内阻的采集回路，采样率不低于10kHz以保证高带宽，配置截止频率2.5kHz的低通抗混叠滤波器。
2．采集器信号接收模块。采集器与MU之间是通过光纤的点对点通信，因而通过分光器将光路打开，分出一路信号进入测试系统。测试系统接收模块通过FPGA控制光纤接收器，与各厂家不同协议的光纤串行输出数据接口，完成采集器的数字量接收。
3．MU信号接收模块。该模块通过FPGA控制以太网收发器，接收MU发送的每周波80帧采样值报文，解析报文并提取MU的波形。
2.4 信号拟合环节
对采集接收到的多点数据进行数据拟合处理，将传感器、采集器和MU各环节的输入信号波形作为数据拟合的模型曲线，采用三次样条算法对被测输出波形曲线进行插值计算，求取被测曲线与模型曲线间的拟合度误差，以及标准方差作为拟合度误差的指标。误差加权平方和大，方差大，说明拟合度误差大；反之则相反。
2.5 信号拟合算法
2.6 故障环节判断
电子式互感器罗氏线圈传感器的拟合度误差是以上述第一类的参考基准信号波形作为模型曲线，以传感器输出波形经过软件积分后作为被测曲线，求取出传感器的拟合度误差。采集器的拟合度误差计算
以采集器输入波形，即传感器输出波形为模型曲线，采集器输出波形为被测曲线。同样的方法求取MU的拟合度误差。综合传感器、采集器和MU三环节的拟合度误差，横向对比即可评判出哪一环节存在故障，互感器整体传变准确度是否符合要求。
3 全链路监测装置的硬件设计
3.1 高精度模拟量采集模块
本装置ADC的采样速率为每周波200点，选用24位∑-△架构高性能模数转换器ADS1271，以保证足够的带宽和精度获取真实的一次电流波形。
3.2 多路数字量同步接收模块
数字量采集模块采用POWERPC、FPGA双CPU组合架构。通过控制PHY芯片完成接收合并单元试品IEC61850-9协议的采样值数据SV、自适应接收符合IEC60044-8的标准FT3或者符合国家电网标准的FT3采样值数据。
3.3 高精度时钟同步模块
同步板采用CPLD-XC95288XL单处理器，主要完成IEEE1588、IRIG-B码报文接收及处理，并能够精确控制1PPS秒脉冲信号和IRIG-B码对时光脉冲信号输出。
4 装置使用成效分析
本装置的使用成效如下：
将电子式互感器的传感器、采集器和合并单元同时作为测试对象，一次侧信号作为所有被测对象的同源参考对象，无需多次多处施加激励量，测试效率高。能够对出现问题的“黑盒子”式电子式互感器进行快速故障定位，深入黑盒内部看到问题所在，大大缩短故障修复时间。
参考文献
[1]郭志忠.电子式互感器评述[J].电力系统保护与控制,2008(36)15:1-5.
[2]杨慧霞，郭 伟，邓迎君.几种电子式互感器校验方式的研究和比较[J].电力系统保护与控制,2009(37)22:99-101.
[3]IEC61850-9-2，Communication Networks and Systems in Substations,Part9-2:Specific Communication Service Mapping (SCSM)-For Process Bus[S].
[4]《智能变电站继电保护检验规程 》国家电网公司企业标准Q/GDW 1809-2012.
[5]王涛，张宁，刘琳，杨超.有源电子式互感器故障诊断技术的研究与应用[J].电力系统保护与控制,2015(43)18:74-79.
[6]马永跃，黄梅.数字量输出型电子式互感器校验系统的研制[J].电力系统保护与控制,2010(38)1:83-86.
作者简介
徐国丰(1987年1月)，男，硕士，工程师，从事变电检修工作。
论文作者:徐国丰,黄旭亮,吴靖,汤明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：互感器论文; 信号论文; 电子论文; 采集器论文; 波形论文; 模块论文; 误差论文; 《电力设备》2017年第21期论文;