CN104330677A - 一种电子式电流互感器试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子式电流互感器试验装置及试验方法。本发明装置包括标准电流互感器、待测电子式电流互感器、数字式互感器校验仪、大电流发生器、合并单元、数字继电保护测试仪、测试主机、冲击电压发生器、冲击分压器、工频耐压机、峰值表、变频电源、局放仪和工频耐压分容器。本发明利用该装置分别对待测电子式电流互感器安装前的独立试验过程以及与变压器连接后的通信联调试验过程进行监控，并对联调试验后的电流互感器再进行独立试验，通过试验现象及试验结果判断是否通过各个试验过程。本发明模拟挂网运行中现场出现的各种复杂环境，对电子式电流互感器性能进行检测，为电子式互感器的可靠检定提供保障，从源头上控制电子式互感器产品的质量。

Description

一种电子式电流互感器试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及一种包含电子式电流互感器安装于电力变压器中与电力变压器进行通信联调试验的电子式电流互感器试验装置及试验方法，属于电流互感器试验技术领域。

背景技术

随着国家电网公司建设坚强智能电网的提出，应用于电力***中的各种设备正在向智能化方向发展，而电子式电流互感器由于其体积小、重量轻、绝缘性能优良、抗电磁干扰能力强、便于实现智能化等一系列优点，正在被广泛的应用于电力***中。智能变电站是智能电网的重要组成部分，而电子式电流互感器的应用是智能变电站一次设备智能化的重要标志之一。智能变电站的快速发展，推动了电子式电流互感器的实用化和产品化的进展。 

与传统电流互感器相比，电子式电流互感器结构复杂，由精密的光学或电学器件组成，二者的感应原理及传感结构完全不同，因此当电子式电流互感器安装于电力变压器时，目前已有的传统的试验内容及试验方法已不适用。目前的国家标准、行业标准也尚未对此作出规定。根据GB/T20840.8-2007标准规定，仅明确对电子式电流互感器在与变压器配合使用前后，电子式电流互感器应该保持正常的输出状态，但并未提出具体的试验装置和试验方法；国家电网公司制定的电子式电流互感器性能检测方案也仅针对独立的电子式电流互感器进行，并未就电子式电流互感器安装于变压器后的通信联调的试验方法做出规定。但根据目前电子式电流互感器现场挂网运行结果看，经常出现虚报警、信号突然中断等一系列问题，原因之一就是对电子式电流互感器进行性能考核时，未将电子式电流互感器安装于电力变压器后的实际运行情况纳入其中。 

为确保电力***可靠运行，加快推进我国统一坚强智能电网建设，设计一种电子式电流互感器与电力变压器整体试验方法，全方位有效的检测电子式电流互感器安装于变压器后的性能成为亟需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种包含通信联调试验的整体试验装置及方法，使得在模拟挂网运行中现场出现的各种极端复杂环境下，进行电子式电流互感器性能检测，将其试验结果作为是否满足GB/T20840.8-2007要求的考核内容，为电子式电流互感器是否满足挂网运行条件提供有效参考。

本发明所述的电子式电流互感器试验装置，包括

标准电流互感器，用于向数字式互感器校验仪输出高精度的电流信号，作为标准值；

待测电子式电流互感器，按试验要求依次与仪器连接，进行各项试验；

数字式互感器校验仪，用于将标准电流互感器和待测电子式电流互感器的输出信号比对分析，得出待测电子式电流互感器的角差、比差信息；

大电流发生器，用于与标准电流互感器和待测电子式电流互感器连接，按试验要求依次向其输出相应的电流；

合并单元，用于与待测电子式电流互感器的FT3输出口连接，输出IEC61850-9-2标准SV信号及秒脉冲同步信号并接入至数字式互感器校验仪；

数字继电保护测试仪，用于接收合并单元IEC61850-9-2标准数据输出，监测通信联调试验过程中合并单元是否存在丢包、通信中断、品质改变现象；

测试主机，用于接收数字式互感器校验仪数据，进行数据处理分析，得出试验结果；以及工频耐压试验装置、冲击耐压试验装置、和短时/长时感应耐压试验装置。

其中，所述的工频耐压试验装置包括工频耐压机和峰值表，用于分别对独立试验时的待测电子式电流互感器和通信联调试验时的变压器进行工频耐压试验。所述的冲击耐压试验装置包括冲击电压发生器和冲击分压器，用于对通信联调试验时的变压器进行雷电冲击试验。所述的短时/长时感应耐压试验装置包括变频电源、局放仪、峰值表和工频耐压分容器，用于在通信联调试验过程中对变压器进行短时感应耐压试验和长时感应耐压试验。

应用上述试验装置进行电子式电流互感器试验的方法，包括以下步骤：

S0独立试验：对待测电子式电流互感器进行独立试验，包括低压器件工频耐压试验和基本准确度试验，通过试验现象及试验结果判断是否通过独立试验；

S1通信联调试验：将待测电子式电流互感器安装于电力变压器套管升高座上，进行通信联调试验，包括工频耐压试验、短时感应耐压试验、长时感应耐压试验和雷电冲击试验，通过数字继电保护测试仪监视合并单元输出状态，从而判断是否通过通信联调试验；

S2独立试验：将待测电子式电流互感器从电力变压器上拆下，再次对待测电子式电流互感器进行基本准确度试验，根据此次试验结果与S0试验数据的差异判断是否通过该独立试验。

所述的低压器件工频耐压试验的步骤如下：

（1）将待测电子式电流互感器电源输入正、负端利用导线Ⅰ短接，电源接地端利用导线Ⅱ接出，电源开关按钮处于“通”状态；

（2）工频耐压机一端与导线Ⅰ连接，另一端接于导线Ⅱ上；

（3）接线完毕，检查无误，通以持续时间为1min的AC 2.0kV的电压，进行工频耐压试验，观察是否有闪络和/或击穿现象。 

S0和S2步骤中的基本准确度试验的具体步骤如下：

（1）将标准电流互感器的一次接线端口串入大电流发生器电流输出导线回路中，二次输出端接至数字式互感器校验仪模拟信号端口；

（2）将待测电子式电流互感器传感头套在大电流发生器电流输出导线上，待测电子式电流互感器的FT3输出口接至合并单元对应的FT3信号接收端；

（3）合并单元IEC61850-9-2标准SV输出信号及秒脉冲同步信号接入数字式互感器校验仪；

（4）接线完毕，通过大电流发生器控制台调节大电流发生器电流输出值，分别调节至额定电流的5%、20%、100%、120%，对应每一电流值利用数字式互感器校验仪采集100组角差和比差数据。 

S0独立试验的试验判据为：试验完毕，低压器件工频耐压试验过程中均未发生闪络和击穿现象，试验结束后设备可正常工作，接下来的基本准确度试验结果满足GB20840.8-2007中0.2级规定，则此轮独立试验通过，否则试验不通过。

S1通信联调试验的步骤如下：

（1）将待测电子式电流互感器安装于电力变压器套管升高座上；

（2）将待测电子式电流互感器的FT3输出口接入至合并单元对应的FT3信号接收端，合并单元IEC61850-9-2标准SV输出信号及秒脉冲同步信号分别对应接入至数字继电保护测试仪光接口上；（3）接线完毕，将电力变压器根据GB1094.3-2003标准规定，依次进行工频耐压试验、短时感应耐压试验、长时感应耐压试验和雷电冲击试验；

（4）在试验过程中利用数字继电保护测试仪监视合并单元信号输出状态，包括丢包现象、通信中断现象、品质改变现象，若未出现上述任一现象，则通信联调试验通过，否则视为未通过。

S2独立试验的试验判据为：基本准确度试验结果仍满足GB20840.8-2007中0.2级规定，且与S0准确度试验数据差异不超过其基本准确度误差限值的一半，则此轮独立试验通过。

本发明在GB20840.8-2007标准规定的电子式电流互感器独立试验的基础上，补充了电子式电流互感器与电力变压器的通信联调试验，真实模拟了电子式电流互感器在变电站现场运行过程中遇到的极端复杂环境，可对互感器校验仪多方面的测量性能进行全面考察，为电子式互感器的可靠检定提供保障，从源头上控制电子式互感器产品的质量。而且在通信联调试验过程中采用数字继电保护测试仪作为信号监视设备，操作方便。

附图说明

图1是本发明总体试验流程图；

图2是本发明低压器件工频耐压试验装置接线图；

图3是本发明基本准确度试验装置接线图；

图4是本发明通信联调试验装置接线图；

图中，1、待测电子式电流互感器，2、套管升高座。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施过程：

如图1所示，本发明的电子式电流互感器总体试验过程分为以下三步：

S0、针对待测电子式电流互感器进行独立试验，具体包含S01低压器件工频耐压试验、S02基本准确度试验两试验项目；

S1、将待测电子式电流互感器1安装于电力变压器套管升高座2上，进行二者的通信联调试验，具体包括S11工频耐压试验、S12短时感应耐压试验、S13长时感应耐压试验、S14雷电冲击试验；

S2、将待测电子式电流互感器从电力变压器上拆下来，进行待测电子式电流互感器的独立试验，包括S21基本准确度试验。

如图2、图3所示，S0独立试验所用的试验装置包括：

标准电流互感器：该标准电流互感器需经检定合格，在有效期内，测量范围为（5~5000A）/5A，测量准确度为0.02级，用于输出高精度的电流信号至数字式互感器校验仪，作为标准值；

待测电子式电流互感器：安装于电力变压器中的待测电子式电流互感器，依次与各仪器连接，接受检测，其中以FT3格式将数据输出至合并单元；

数字式互感器校验仪：可接受模拟信号采集、IEC61850-9-2格式数字信号采集，准确度等级为0.05级，可校验0.2(S)及以上等级的电子式电流互感器，用于将标准电流互感器、待测电流互感器输出数字比对分析，得出待测电流互感器角差、比差等信息；

大电流发生器：实现50~5000A交流电连续可调输出，提供电流源供试验用；

合并单元：采用的通信协议为IEC61850-9-2，输出端口为光口，同步方式为光信号秒脉冲同步，用于接收待测电子式电流互感器FT3输出口输出信号；

测试主机：用于接收数字式互感器校验仪数据，进行数据处理分析，得出试验结果；

工频耐压机、峰值表：用于对待测电子式电流互感器进行工频耐压试验。

S0独立试验可分为S01低压器件工频耐压试验、S02基本准确度试验两试验：

S01低压器件工频耐压试验操作步骤：

（1）将待测电子式电流互感器电源输入端口正、负端利用导线Ⅰ短接，电源接地端利用导线Ⅱ接出，电源开关按钮处于“通”状态；

（2）将工频耐压机一端接于导线Ⅰ上，另一端接于导线Ⅱ上；

（3）接线完毕，检查无误，通以持续时间为1min的AC 2.0kV电压，进行工频耐压试验；

S02基本准确度试验操作步骤：

（1）将标准电流互感器的一次接线端口串入大电流发生器电流输出导线回路中，二次输出端接至数字式互感器校验仪模拟信号端口上；

（2）将待测电子式电流互感器传感头套在大电流发生器电流输出导线上，待测电子式电流互感器的FT3输出口接至合并单元对应的FT3信号接收端；

（3）合并单元IEC61850-9-2 SV输出信号及秒脉冲同步信号接至数字式互感器校验仪上；

（4）接线完毕，通过大电流发生器控制台调节大电流发生器电流输出值，分别调节至额定电流的5%、20%、100%、120%，对应每一电流值利用数字式互感器校验仪采集100组数据，即100组比差和角差。

S0独立试验试验判据：试验完毕，S01试验过程中均未发生闪络和击穿现象（闪络是试验过程中可观察的试验现象，击穿是通过试验过程中听设备发出声音进行判断），试验结束后设备可正常工作，S02试验结果满足GB20840.8-2007中0.2级规定，则S0独立试验通过，否则试验不通过。

如图4所示，S1电子式电流互感器与电力变压器通信联调试验的试验装置，包括：待测电子式电流互感器、工频耐压机、峰值表、合并单元、冲击电压发生器、冲击分压器以及数字继电保护测试仪、变频电源、局放仪、工频耐压分容器，其中工频耐压机、峰值表、合并单元与S0中装置共用。

数字继电保护测试仪，用于接受合并单元IEC61850-9-2标准数据输出，监测通信联调试验过程中合并单元是否存在丢包、通信中断、品质改变等现象；

工频耐压机和峰值表，用于在通信联调试验过程中对变压器进行工频耐压试验；

变频电源、局放仪、峰值表和工频耐压分容器，用于在通信联调试验过程中对变压器进行短时及长时感应耐压试验；

冲击电压发生器和冲击分压器，用于在通信联调试验过程中对变压器施加雷电冲击电压，进行雷电冲击试验。以上试验装置的连接为本领域公知技术，在此不再赘述。

S1通信联调试验包含S11工频耐压试验、S12短时感应耐压试验、S13长时感应耐压试验、S14雷电冲击试验等试验项目。

试验操作步骤如下：

（1）将待测电子式电流互感器1安装于电力变压器套管升高座2上；

（2）将待测电子式电流互感器的FT3输出口接至合并单元对应的FT3信号接收端，合并单元IEC61850-9-2标准SV输出信号及秒脉冲同步信号分别对应接至数字继电保护测试仪光接口上；

（3）接线完毕，将电力变压器根据GB1094.3-2003标准规定，依次进行S11~S14试验等试验项目，这些试验的具体操作过程是GB1094.3-2003标准中规定的，在此不再赘述；

（4）在试验过程中利用数字继电保护测试仪监视合并单元信号输出状态，判断是否存在丢包现象、通信中断现象、品质改变现象。

S1通信联调试验试验判据：进行通信联调试验过程中，需持续不间断利用数字继电保护测试仪监测合并单元数据输出情况，若未出现丢包、通信中断、品质改变等现象，则通信联调试验通过，否则视为未通过。

S2待测电子式电流互感器独立试验

通信联调试验S1完毕之后，将待测电流互感器从电力变压器上拆下来，再次根据S01基本准确度试验方法进行独立试验，试验结果若仍能满足GB20840.8-2007中0.2级规定，且与S0中基本准确度试验数据差异不超过其基本准确度误差限值的一半，则试验顺利通过，否则则未通过。

附：GB20840.8-2007标准0.2级规定

Claims (10)

1.一种电子式电流互感器试验装置，其特征在于：包括

标准电流互感器，用于向数字式互感器校验仪输出高精度的电流信号，作为标准值；

待测电子式电流互感器，按试验要求依次与仪器连接，进行各项试验；

数字式互感器校验仪，用于将标准电流互感器和待测电子式电流互感器的输出信号比对分析，得出待测电子式电流互感器的角差、比差信息；

大电流发生器，用于与标准电流互感器和待测电子式电流互感器连接，按试验要求依次向其输出相应的电流；

合并单元，用于与待测电子式电流互感器的FT3输出口连接，输出IEC61850-9-2标准SV信号及秒脉冲同步信号并接入至数字式互感器校验仪；

数字继电保护测试仪，用于接收合并单元IEC61850-9-2标准数据输出，监测通信联调试验过程中合并单元是否存在丢包、通信中断、品质改变现象；

测试主机，用于接收数字式互感器校验仪数据，进行数据处理分析，得出试验结果；以及工频耐压试验装置、冲击耐压试验装置、和短时/长时感应耐压试验装置。

2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器试验装置，其特征在于：所述的工频耐压试验装置包括工频耐压机和峰值表，用于分别对独立试验时的待测电子式电流互感器和通信联调试验时的变压器进行工频耐压试验。

3.根据权利要求1所述的电子式电流互感器试验装置，其特征在于：所述的冲击耐压试验装置包括冲击电压发生器和冲击分压器，用于对通信联调试验时的变压器进行雷电冲击试验。

4.根据权利要求1所述的电子式电流互感器试验装置，其特征在于：所述的短时/长时感应耐压试验装置包括变频电源、局放仪、峰值表和工频耐压分容器，用于在通信联调试验过程中对变压器进行短时感应耐压试验和长时感应耐压试验。

5.应用权利要求1所述装置进行电子式电流互感器试验的方法，其特征在于包括以下步骤：

S0独立试验：对待测电子式电流互感器进行独立试验，包括低压器件工频耐压试验和基本准确度试验，通过试验现象及试验结果判断是否通过独立试验；

S1通信联调试验：将待测电子式电流互感器安装于电力变压器套管升高座上，进行通信联调试验，包括工频耐压试验、短时感应耐压试验、长时感应耐压试验和雷电冲击试验，通过数字继电保护测试仪监视合并单元输出状态，从而判断是否通过通信联调试验；

S2独立试验：将待测电子式电流互感器从电力变压器上拆下，再次对待测电子式电流互感器进行基本准确度试验，根据此次试验结果与S0试验数据的差异判断是否通过该独立试验。

6.根据权利要求5所述的电子式电流互感器的试验方法，其特征在于：所述的低压器件工频耐压试验的步骤如下：

将待测电子式电流互感器电源输入正、负端利用导线Ⅰ短接，电源接地端利用导线Ⅱ接出，电源开关按钮处于“通”状态；

工频耐压机一端与导线Ⅰ连接，另一端接于导线Ⅱ上；

接线完毕，检查无误，通以持续时间为1min的AC 2.0kV的电压，进行工频耐压试验，观察是否有闪络和/或击穿现象。

7.根据权利要求5所述的电子式电流互感器的试验方法，其特征在于：S0和S2步骤中的基本准确度试验的具体步骤如下：

将标准电流互感器的一次接线端口串入大电流发生器电流输出导线回路中，二次输出端接至数字式互感器校验仪模拟信号端口；

将待测电子式电流互感器传感头套在大电流发生器电流输出导线上，待测电子式电流互感器的FT3输出口接至合并单元对应的FT3信号接收端；

合并单元IEC61850-9-2标准SV输出信号及秒脉冲同步信号接入数字式互感器校验仪；

接线完毕，通过大电流发生器控制台调节大电流发生器电流输出值，分别调节至额定电流的5%、20%、100%、120%，对应每一电流值利用数字式互感器校验仪采集100组角差和比差数据。

8.根据权利要求7所述的电子式电流互感器的试验方法，其特征在于：S0独立试验的试验判据为：试验完毕，低压器件工频耐压试验过程中均未发生闪络和击穿现象，试验结束后设备可正常工作，接下来的基本准确度试验结果满足GB20840.8-2007中0.2级规定，则此轮独立试验通过，否则试验不通过。

9.根据权利要求5所述的电子式电流互感器的试验方法，其特征在于：S1通信联调试验的步骤如下：

（1）将待测电子式电流互感器安装于电力变压器套管升高座上；

（2）将待测电子式电流互感器的FT3输出口接入至合并单元对应的FT3信号接收端，合并单元IEC61850-9-2标准SV输出信号及秒脉冲同步信号分别对应接入至数字继电保护测试仪光接口上；

（3）接线完毕，将电力变压器根据GB1094.3-2003标准规定，依次进行工频耐压试验、短时感应耐压试验、长时感应耐压试验和雷电冲击试验；

（4）在试验过程中利用数字继电保护测试仪监视合并单元信号输出状态，包括丢包现象、通信中断现象、品质改变现象，若未出现上述任一现象，则通信联调试验通过，否则视为未通过。

10.根据权利要求7所述的电子式电流互感器的试验方法，其特征在于：S2独立试验的试验判据为：基本准确度试验结果仍满足GB20840.8-2007中0.2级规定，且与S0准确度试验数据差异不超过其基本准确度误差限值的一半，则此轮独立试验通过。