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电子式互感器和智能电能表校验技术研究闫勇剑

发表时间：2020/6/30 来源：《电力设备》2020年第5期作者：闫勇剑王晓菠

[导读] 摘要：在电能表的应用方面，随着其计量准确度和灵敏度的提高，对现有计量技术的准确性也提出了更高的要求，尤其是对电子式电能表的校验方式及校验系统设计就显得尤其重要。

        （国网河北省电力有限公司元氏县供电分公司河北石家庄 051130）
        摘要：在电能表的应用方面，随着其计量准确度和灵敏度的提高，对现有计量技术的准确性也提出了更高的要求，尤其是对电子式电能表的校验方式及校验系统设计就显得尤其重要。目前实际应用领域里所应用的电子式电能表原理都为脉冲输出，脉冲的主要作用是显示其的运行状况。同时，由于电能表作为电能计量的终端，分布范围很广，环境也不尽相同，因此对于电能表不确定度的研究与验证，对于校验系统设计具有十分重要的意义。
        关键词：电子式互感器；智能电能表；校验技术
        引言
        随着计算机技术在我国的日益普及，通信技术和计算机应用水平也在不断提高。数字化变电站自动化技术也在不断发展。目前，数字化变电站的技术比较成熟，在很多试点推进操作。近年来，由于变电站的形式逐渐转为无人值守并不断推广，数字化变电站正面临着更大的挑战。传统的电子式互感器或电能表存在较多缺陷，因此，电子式互感器与智能电表的研究工作在我国逐渐展开。二者在我国数字化变电站的推广中一方面推进了我国数字化变电站的发展，另一方面，电子式互感器及智能电表的校验技术也需要不断提高。这就要求不仅需要对二者相应性能充分了解，更要结合经验不断创新，保证整个系统安全、稳定运行。
        一、电子式互感器
        （一）电子式互感器
        电子式互感器是一种由连接到传输系统和二次转换器的一个或者多个典雅或者是电流传感器一起组成的仪器，一般情况下是被使用在传输正比于被测的量，从而可以供给测量的仪器、仪表以及控制装置。可以分为电容式互感器以及空心线圈组合式互感器，低功率互感器以及校验、能效测评用电子式互感器等几种，是随着传统的互感器在使用中暴露出不能符合我国现在电力系统发展后所研究发明出来的一种互感器，相对比较传统的互感器而言，可以最大程度上对于我国当下传统互感器有所替代，促进我国电力系统的发展和进步。
        （二）电子式互感器校验系统原理
        传统的电磁式互感器或是电流互感器中存在有一定的缺陷，例如在绝缘问题上和在电磁干扰问题上，都是难免会出现磁饱和问题。同时也存有在造价和体积方面的缺点等，随着近年来我国对于电力的要求越来越高，电力系统的容量也在不断增高，同时传输容量等级也在不断增加，导致了这些问题越来越明显。并且越来越阻挡了我国电力系统的发展进步电子式互感器的出现解决了传统互感器中存在的问题，并且以小体积、绝缘性能好等优点迅速取而代之。此处主要针对其校验系统进行介绍，电子式互感器的校验系统相对于传统的互感器校验系统而言也有了很大的改进。例如在传统的电磁互感器校验系统进行校验的过程中存在有过程比较复杂，需要基于比较仪式和电位差式的共同作用下的补偿式平衡原理，通过对于电路平衡的调节等多个途径，最终来达到校验，过程十分复杂并且繁琐。而相对比而言的电子式互感器则要显得更加简单一些其原理是通过电磁铁芯线圈、Rogowski线圈以及阻容分压器、传感元件来一起构成，在传感机理上与传统的电磁式互感器不同，但是也存在有模拟电压信号输出或者是数字量的输出。
        （三）电子式互感器的校验方式
        电子式互感器的校验方式是根据电子式互感器输出信号的不同而有所不同，此处将对于两种校验方式都进行介绍，这两种校验方式分别是模拟量校验方式和数字量校验方式，两种校验方式最终都要得出一个相差、比差和复合误差，然后将数据进行计算。
        （1）模拟量校验方式
        模拟量校验方式是使用在输出信号是模拟信号的时候，标准和所测两个通道输出的都是模拟信号的时候，就存在于二次端上，这个时候并不需要进行转换，而可以只要通过简单的对放大之后，就可以计算其中所存在的误差值，从而达到校验的效果。

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        （2）数字置校验
        数字量校验则是当输出都为数字量的时候所使用的校验方法，对于数字量校验。标准源通道要通过进行转换，同时要将二次端的时间信号也进行转换，转换为离散采样数字信号，二次侧通道则需要通过合并单元，通过这种方法也将时间信号转换为离散的网络数据帧序列，两个通道同时地共用一个时钟源，从而可以达到同步采样的效果。
        两种算法都是要将标准源互感器和被测互感器的输出信号进行进一步的处理，可以得到一个相差，比差和符合误差，从而达到了对于电子式互感器的校验当然，在对于相差、比差和复合误差的计算过程中，需要注意通过准确的计算来得到最终结果，所以需要谨慎选择一些比较可靠的算法来进行计算，其中例如比较传统的离散傅里叶算法，或者是加窗傅里叶算法。都是十分值得推崇的。
        二、电子式互感器校验技术
        （一）电子式互感器校验的原因和意义
        目前电子式互感器的校验均为离线式校验，使得现场校验时的工作效率较低，在线校验可以提高和完善电子式互感器的性能检测以及提高监测工作效率。在运行中定时在线校验，不仅可以提前预防事故的发生并降低企业损失，还提高了整个变电站的运行稳定性和可靠性。电子式互感器在线校验技术相比离线状态下更加具有优势：一是在不断电的情况下，监测数据和误差校验，减少损失，高效运转；二为其他互感器提供参数；三是数据还可以支持之后的数字式电能表的安全有效运行；四针对性维护，电子式电流互感器利用率大大增加；五是产品可靠性增加，全面的故障分析可以提供有效的反馈。
        （二）报警代码的校验
        智能电表在实践过程中，其报警代码已经可以通过显示屏及时显现，但不同型号的智能电表的报警代码的规定与呈现存在差异。在实际校验过程中，查看报警代码这一环节却往往被省略。但是，就安全角度考虑，报警代码应当首先被查看。此外，由于报警代码与智能电表的型号相关联，校验人员应当熟悉每一种型号的报警代码以及其所对应的涵义，并在智能电表的发展中不断更新。如此才能保证智能电表的安全隐患得以顺利排除。
        （三）电子式电流互感器校验关键技术
        （1）带电作业方式研究
        由于离线的校验没有高电压的存在，其采用的升流装置以及设备的安装连接和拆卸等过程并没有考虑到操作人员的人身安全问题。因此在电子式互感器校验时，要重新加入高压带电作业方式，即在高压电气设备上进行检修、测试和故障部件更换（处理故障）作业时，不能切断电源。在这种情况下，操作人员一般会采用一些绝缘操作方法等，比如利用绝缘操作杆和等电位作业、水冲洗等。
        （2）高准确度标准电流传感头研究
        由于标准电流传感头的准确度只有在高于被测电子式电流互感器两个等级以上才能算符合校验标准。在目前电力系统中的电子式互感器普遍为0.2级和0.5级及特殊用途0.2S和0.5S级，故标准传感头的准确级应满足0.02级。如果想要在不断电的情况下进行校验，应当采用非接触式测量电流传感头或钳形结构的电流传感头。
        结束语：
        伴随信息技术的快速发展，在各个领域得到了广泛的应用，传统技术已经被智能化所代替，我国数字化变电站技术也在不断发展，取得了一定的成就，电子式互感器和智能电能表是其重要的组成部分，它们的准确性对电力系统具有重要的作用，能够促进电力企业长期发展。
        参考文献：
        [1]李欣,濮克冰.电子式互感器及智能电能表校验技术研究[J].中国设备工程,2017(13).
        [2]马骏驰,刘兴纲,孙悦超,等.电子式互感器及智能电能表校验技术研究[J].建筑工程技术与设计,2018,000(013):363.