（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 230001）
摘要：目前CVT现场检定依据为JJG1021-2007《电力互感器》国家计量检定规程，规程规定CVT的检定周期不得超过4年，周期检定时间间隔短，运行CVT数量多，因此CVT周检工作量巨大，并且CVT周检必须停电才能进行，要在有限时间内完成检定工作，需投入大量人力物力。CVT运行过程中，如发生误差超差，周检不能判断CVT误差发生变化的时刻，无法事后对电量调整提供依据。本项目适时提出开展电容式电压互感器（CVT）误差状态诊断及在线监测关键技术研究，通过在线实时监测CVT的一次电流信号，并分析其一次电流的波形和数值的变化及变化曲线，来判断其高压臂电容有无变化，从而监控其误差状态。
关键词：电容式电压互感器；在线监测；误差；
0 引言
电容式电压互感器（CVT）具有可防止电压互感器铁芯饱和而产生的铁磁谐振的作用，从而避免了铁磁谐振过电压，并且本身绝缘设计简单、制造成本低，被电力系统广泛应用。CVT由电容分压器和电磁单元组成，其中电容分压器高压臂是由多个电容串联而成。运行过程中因系统过电压、雷击等外界因素的作用，可能发生个别电容击穿现象。这种个别电容击穿，一般不影响CVT的短时绝缘和短期运行安全，很难及时发现，但会导致CVT高压臂电容量增加，电容分压器的分压比减小，使CVT误差超出规定限值，从而影响了计量的准确性。
1 关键技术
电容式电压互感器（CVT）误差状态诊断及在线监测的技术采用零磁通原理的高稳定度高准确度宽频率范围宽温度范围的现场检测用微电流互感器通过穿心的方式接到CVT的一次尾与地之间，将此微小电流信号利用就地智能监测终端采集、数字化处理、无线传输，传送到智能监测站，智能监测站通过专家分析系统再进行逻辑分析、判断、甄别出使CVT误差状态的改变以及误差状态改变的时刻，并输出告警，达到监测CVT误差状态和绝缘状态的目的。
通过在线实时监测CVT的一次电流信号，并分析其一次电流的波形和数值的变化曲线，来判断其主电容有无变化，从而监控其误差状态及绝缘状态。该系统能适时记录CVT误差状态发生变化的时刻，结合误差状态改变前后的检定数据，为修正电能计量提供重要依据
2 系统设计
2.1高精度宽频响的电流检测用微电流互感器
确保电流检测的准确度和稳定度是本项技术的重点和难点，设计高精度高稳定度宽频响的现场检测用微电流互感器是保障电流检测准确度和稳定度的关键。在200mA到500mA范围内，-25°C~55°C环境下，保障误差精度优于0.2级，频率响应足够。
本系统的微电流互感器检测装置采用 Rogowski线圈作为传感器，光纤传输模块作为信号传输单元。基于该原理设计电流监测系统，其结构原理见图1，包括信号采集与处理、信号转换与传输及信号还原显示单元，在高压侧，由精密绕制的宽屏Rogowski线圈采样微小电流信号，经过光电转换器（E/O）转换为光信号，再通过光纤传输至低压侧的光电转换器，最后还原出电流信号。Rogowski线圈其结构为在绝缘骨架上均匀密绕偶数层线圈并置于金属中。它基于电磁感应原理工作见图2，通过测量线圈中的感应电动势就可以测量一次侧的电流信号，并实现了一次侧和二次侧间电气隔离。线圈的等效电路见图3，
2.2 就地智能监控单元的抗干扰处理。
正常情况下流过采样电流互感器的电流恒定且数值很小，考虑到现场电磁环境复杂，用电设备多，设备与设备间相互干扰大，保证采集数据不受外来信号干扰尤为重要，设计合适的监控单元，保证源头数据的正确性。光纤传输模块需要处理高频信号，接入去耦电容减少电源带来的干扰。高速电路PCB避免电路自身产生干扰，比如各类信号走线不能形成环路，地线不能形成电流环路、避免平行信号走线、相邻两层走线相互垂直等。同时利用金属盒来屏蔽外界电磁干扰信号。
2.3 软件设计及数据处理
数据的处理及传输。
智能终端要将采集的模拟量转化为数字信号，还要通过无线传输的方式将数据发送到监测站。通过对这些数据的长期采集和分析，判断出误差改变的时刻，并根据误差变化前后的检定数据，计算CVT误差的变化量，以及在此误差下实际应计量的电能。
系统软件设计
在线监测系统软件的运行环境为WIN7 SERVER操作系统，采用SQL数据库管理系统，整套应用软件包括计量在线监测管理系统、在线通讯程序和WEB服务器软件。软件所实现的功能为：系统建模功能；在线通讯功能（完成与各现场监测单元间的通讯）；数据查询功能（实时监测最新的数据，可按小时、天查询历史数据，以及现场检定时数据的显示）；系统维护功能（设置不同的用户权限，数据库管理以及查询系统事项等）；WEB浏览功能（wEB查询功能采用B／S结构实现）；远程维护功能。在线通讯程序是系统的核心功能，实现利用现场总线定时或实时传输变电站的监测数据，还可将一些重要的信息通过短消息的方式通知用户。
2.4分析系统设计。
CVT高压臂电容部分击穿后电流会发生变化，但是正常运行时，系统电压波动、雷击、污秽、闪络、突然送电、突然失电等现象也会引起电流的变化，分析和甄别这些电流变化量，准确的甄别出是否是CVT高压臂电容量发生变化后所导致的电流变化，分析这些工况下CVT一次电流的特点，找到准确判断CVT高压臂电容击穿的依据，准确记录其误差状态发生变化的时刻，结合误差检定数据，计算其变化量。
3 结束语
本文所描述的相关装置已研发并已应用相关变电站、电厂，通过了国内权威机构进行的准确度、稳定度、频率影响以及电磁兼容等相关试验。在理论分析和现场试验的基础上，吸收了计算机、传感器、通信和网络、数字信号处理以及智能诊断等技术的新成果，实现互感器误差变化趋势在线监测，可及时发现互感器误差异常，保障系统计量准确性，提高互感器维护效率及运行可靠性，为计量管理提供技术支持。
参考文献：
[1]吴涛．电能计量装置的计量误差分析方法．电测与仪表，2002.11
[2]唐耕，徐振林．提高变电站计量装置准确度分析叨．电测与仪表，2005.11
[3]申秀香，郑光明．计量用互感器二次回路实际参数分析．河北电力技术，2008，.5
作者简介：
徐刚（1982一），男，硕士，工程师，主要从事高压仪器仪表的测量和研究工作。
论文作者:徐刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
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