电磁式电流互感器带电状态检测技术综述

电磁式电流互感器带电状态检测技术综述

0试验方法及缺陷作为测量的重要部分，电子磁强计经常被用作测量保护电路。由于在操作过程中无法打开，因此在操作过程中的测量方法受到一定的技术限制。目前，常用的技术有以下几个方面。(1)二次回路瞬时参量测试。技术原理为伏安法,涉及二次负荷测试、二次电流等。该方法简单,可操作性强,能够快速发现明显故障,缺点是判断隐藏故障以及故障定位能力差,无法给出趋势性测试结论;(2)带电误差测试。采用大电流传感器件采集一次电流,与之同时二次回路电流进行比对换算,得出实负荷下的误差参数。该方法准确度较高,能达到0.1级标准,但操作难度大,需要接触一次高压线路,而且仅能针对互感器本身传变特性进行测试,即使发现误差超限,无法肯定是负荷引发还是互感器内部引发所致。从应用效果看,该测试方法在负荷波动较大的条件下效果欠佳;(3)回路阻抗分析法。测试安全简单,无需动用一次线路,通过回路阻抗和回路电流诊断运行状态,可用于趋势分析,并结合负荷测试数据,可对二次回路进行有效拆分,进一步对故障特征进行定位。本篇重点介绍回路阻抗测试原理及其应用效果。1磁极传感器的抗阻性1.1次回路阻抗导纳电流互感器在线性工作区域被看作一个内阻无穷大的恒流源,二次端的输出电流不受二次负载阻抗变化的影响。当二次阻抗继续增大,使得二次励磁电压达到电流互感器饱和点的时候,互感器进入非线性区域,励磁阻抗下降导致励磁电流急剧上升,二次负荷端的电流逐渐被励磁回路分流。从电流互感器等效电路出发,可以得出以下误差理论公式:式中Rct为二次回路直流电阻;x2′为二次等效漏抗。根据图1,有负载阻抗和励磁导纳为:式中φ为功率角。由此可见,影响二次回路阻抗(导纳)大小的因素主要由负载阻抗、二次线路阻抗、接地阻抗和互感器励磁特性决定。由于正常情况下,负载阻抗、二次线路阻抗基本保持不变,励磁阻抗(导纳)随二次励磁电压(E2=Es=is(Rct+jx2+zb))的变化近似成线性变化,直到互感器饱和进入非线性区域。1.2次线路状态电流互感器非线性特性主要指线性区域到拐点的过度区域、拐点区域和完全饱和区域。关于非线性区域的研究,主要有误差特性、动态特性、响应时间等。由于互感器进入非线性区域通常意味着一次负荷陡增或者二次阻抗陡增(开路),回路电流并非正弦状态,通过频谱分析、时域分析能够在一定时效范围诊断出一次线路状态。在非线性区域的工作特性有定性要求的是保护用电流互感器,用于保证一次线路过流状态提供及时、准确的状态信息,从而触发保护装置的动作。由于描述非线性特性的模型主要采用信号分析法,目前存在较多争议之处,且不是本文重点,因此不再对非线性模型进行过多描述。1.3复合误差特性不论电流互感器工作在线性区域还是非线性区域,严格来讲,受到电网非线性负荷影响,互感器正常传变的信号并非正弦波型,因此带电运行状态的互感器误差特性应归类到复合误差范畴。正因为涉及电能质量因素,用于带电误差检测的技术难度较大,运行状态的互感器误差并无统一标准进行测试、比对,所以在实际负荷下的误差测试通常采用等效阻抗分析法。但由于阻抗法难以接触到一次线路,因此测试结果目前局限于负载误差特性,目前仅见到文献对该算法有简要概述。2测量测试方法阻抗测试法的常用技术原理是欧姆法和电桥法。二次负荷测试能够有效快速得出互感器负荷端的阻抗值,根据不同测量准确度的要求,测试有以下几种方法:(1)感应式直接测量法。无需动用二次回路,直接用电流开口夹钳和电压夹钳在二次端部进行测量。由于该方法受夹钳精度制约,误差较大。一般仅能做到1级标准。(2)注入电流法。将互感器二次端部短接,即让二次负荷处于无源停电状态,然后将测试线串联接入负荷回路,采用欧姆定律或电桥法计算回路阻抗,即为负荷阻抗。测试准确度受注入信号源的稳定度影响,且会造成计量损失。如用在保护回路,容易引起保护装置预警。(3)信号叠加法。也称异频法,可有效去除工频干扰,能够借助隐故障的高频特性变化响应速度快的特点,较早发现回路阻抗异常,并以此作为后续趋势判断、误差分析的基础数据。如图2所示。需要说明的是,该测试方法需要带电将测试设备串入二次回路,操作时需要严格按照安全标准,防止二次回路开路。测试过程应保证二次回路总阻抗不超过电流互感器负荷承受极限,防止破坏电流互感器过热损坏。3通过测量和分析direction错误电流互感器带电测量重点是故障特性和误差特性,从应用角度看,主要分为三个领域:运行初期调试阶段、周期巡检或监测、后期大修调试。(1)国外应用分析该阶段线路负荷稳定,可以通过调整测试条件,评价误差和故障特性。国外应用较多的是带电励磁特性测试,用于定位互感器线性区域和非线性区域。带电励磁测试的原理主要是二次电压抬高法,即采用负荷变动原理带动负荷电压上升,从而逼近电流互感器拐点的方法。(2)循环检查和沉积物测试实际负荷运行阶段,波动特性明显。可通过负荷测试、回路阻抗测试等,将数据整合,得出趋势性评估报告。文献和文献对此有较为详细的描述。(3)周期巡检和东南角调值线路停电状态,主要通过施加信号源仿真工作状态和停电阻抗测试法。仿真信号法主要用于误差测试,停电阻抗测量法主要用于直流电阻、回路电阻测量。综上所述,周期巡检和大修调试是状态维护的主要工作,其中由于实际维护人力物力的限制,通过周期性大修并不能准确反映工作状态信息,因此周期巡检往往起到更为重要的角色。而针对隐故障和趋势性判断,往往能够起到防范未然、及时发现事故隐患的目的。从应用技术层面上看,带电阻抗测试法能够更深入的分析回路状态,是值得研究的新领域,下面重点介绍阻抗法在带电测试中的特点及应用。4电压计技术的原理4.1次放电状态通过式(1)可知,在电网无重大污染的条件下,影响电流互感器误差的因素主要是励磁、负荷特性两大方面。其中励磁回路的非线性特性是决定误差的关键参量。将电流互感器等效为内阻无穷大的恒流源,参考文献,回路阻抗可描述为:式中Z′line为一次折算到二次的阻抗,即等效回路恒流源内阻,由于数值很大,可以将其忽略。针对二次测试信号源,采用异频法可将二次看做开路停电接入状态,所以:式中Z′是直接测量所得;通过负荷测试后Zb为已知参数;ZM是关键参数,分三个方面考虑对测试数据进行处理:(1)忽略漏抗。可以直接近似得出Z′M;(2)忽略一次负荷变化;(3)忽略其他快速变化并影响测量结果的因素。如果直接忽略以上因素,测量结果将有很大误差,如表1所示。表1中励磁电压和励磁电流是停电励磁曲线测试数据,参考值为励磁曲线近似换算,换算的误差在此忽略不计。修正前的测试值是带电状态二次测试电压Utest与响应电流Iresp的计算值,即:由于(5)直接忽略了漏抗,恒流源内阻影响和直流电阻压降,需要进行适当修正。4.2基于空间的测量算法从表1看出,如果直接忽略漏抗、恒流源内阻影响,测量结果将出现较大偏差,而且数据不稳定。因此需要采取措施进行修正、补偿,文献采用了线性近似法:步骤1:通过下面方程组确定状态空间:式中A、B为经验参数,通常为直接测量值上下变化50%。即采用两条直线近似逼近真实曲线,确定因故障引起状态变化的空间。步骤2:通过改变叠加信号强度或者频率,起到人为调整工作状态的目的。然后重复式(6)至式(8),计算新的空间量值,并求取两空间的交集,如图3所示。算法:修正后的数据如表1第三栏所示,虽然仍旧存在较大误差,但本算法在忽略恒流源内阻的条件下较直接测量计算已经进一步接近参考值。由于将回路关键参数励磁阻抗锁定在一定范围,可以据此通过长期观察、三相比对等方法进行故障判断、故障定位和趋势分析[1~3]。4.3状态诊断时的一般要求通过测试数据反映,测量值和参考值之间仍旧存在10%左右的误差,因此在状态诊断时应该预留一定的测试和计算误差。同时,状态空间交集的理论建立在线性区域,对于因负荷原因、其他故障特性造成互感器饱和时,则不能采用线性近似法。忽略一次线路折算到二次的内阻效应也会带来计算误差。5进一步锁定故障空间本篇综合分析了带电测试电流互感器及二次回路状态的