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谈论:OET700系列光电互感器的结构设计与机能测试

上海市建筑装饰工程集团通讯 2024-12-17 0

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目前在电力系统中广泛运用的是电磁式电压、电流互感器。
但是,随着电力系统向大容量、高电压的方向发展,厂、站、和系统数字化丈量、保护、调度和掌握已成为发展的趋势。
对电力设备提出的小型化、智能化、高可靠性的哀求也越来越高。
现有电磁式互感器由于其构造特点和存在的不敷已不能知足这种哀求。

早在上世纪50年代,国外如ABB、SIMENS、ALSTOM等公司开始进行新式互感器的研究,光电互感器便是紧张的一种。
90年代初,国外已运用到电力系统中。
特殊是九十年代后期IEC60044-7《电子式电压互感器》、IEC60044-8《电子式电流互感器》、IEC61850《变电站网络和系统》等标准的相继颁布,规范了电子式互感器的技能哀求,为电子式互感器的推广运用奠定了根本。
光电互感器是高压、超高压电子式互感器的主力设备,也必须在这些标准的规范下进行设计和制造、试验和运行。

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2 设计思想

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(图片来自网络侵删)

OET700型光电互感器是基于IEC 60044-7、IEC 60044-8标准设计,互感器接口符合IEC61850-9规定,用光作为传输工具,将旗子暗记用数字形式输出的互感器。

传感器将一次电流、电压转变成电子电路许可丈量的旗子暗记,由采集器单元就地完成模数转换并调制成光旗子暗记,通过光纤把一次电流电压数字量传送到位于集控室的合并器单元。
互感器高低压间采取弹性固体绝缘材料,可简化构造,降落制造难度。

3 事情事理

OET700系列互感器中电流旗子暗记采集是利用电磁感应事理的罗哥夫斯基线圈和小功率电流互感器来实现,电压旗子暗记采集是用串联感应分压器实现的。

传感头部件包括串联感应分压器、罗哥夫斯基线圈、小功率电流互感器、采集器单元等。
传感头部件与电力设备的高压部分等电位,转变后的电压和电流仿照量由采集器就地转换成数字旗子暗记并通过光纤传送到合并器单元,合并器单元吸收并转换成符合IEC61850-9格式的数据通过光纤以太网供应给保护、丈量等设备。
采集器单元和合并器单元可以根据须要是一对一、一对多或多对一等多种组合形式。

1)罗哥夫斯基线圈:这是由非磁性材料为骨架构成的空心线圈,因此不会涌现磁饱和以及磁滞征象,这些特点决定了罗哥夫斯基线圈做传感用具有良好的线性度和暂态特性。
以是罗哥夫斯基线圈输出的电压旗子暗记用于保护最具有优胜性。

罗哥夫斯基线圈

2)小功率电流互感器

小功率电流互感器是一种铁心线圈式低功率电流互感器,是传统的电磁式互感器的发展。
小功率电流互感器可以带高阻抗,可以输出和一次电流成比例的电压旗子暗记,而且它的准确度特殊高,用来供应丈量用旗子暗记有很大的优胜性。

3)串联感应分压器

串联感应分压器是由多级不饱和电抗器串联而成,输出电压旗子暗记从串联在电路中的小电抗上取出,根据须要,旗子暗记可以在高压端取出,也可以在分压器接地端取出。
串联感应分压器参照串级式电压互感器的事理制成。

串联感应分压器

4)采集器单元

OET700系列光电式互感器的采集器用来对仿照量输入进行采样、模数转换并通过光纤传送数据到合并器。

采集器与合并器制之间仅通过两根光纤进行能量和数据的通报。

采集器供应三路仿照量输入,分别是电压、保护电流和丈量电流,经低通滤波进入模数转换回路。
模数转换回路采取高精度的、高采样率的16位AD转换器,其信噪比可以达到90分贝。

采集器采取超低功耗16位RISC体系的CPU,担保在较低的功率花费下,取得良好的性能。

电源回路卖力给采集器各部分供应电源,并提取采样中断。
在采样中断中,CPU开始数据采样和转换,并将转换后的数据进行打包处理,打包后的数据经由调制通过光纤发送到合并器。

采集器的主事情电源来自激光电源。
取能线圈得到的能量经整流、滤波处理后,作为采集器事情的热备用电源。

采集器单元

4 构造特点

OET700系列光电式互感器和传统的互感器比较在构造上有以下特点:

1)外绝缘采取了硅橡胶复合有机绝缘,增强了设备的抗环境变革的能力。

2)采取了无油化,无气体的设计方案。
全体传感器和旗子暗记柱都用特种绝缘脂真空灌封。
设备绝缘强度高。
无漏油、漏气的隐患,可靠性强。

3)采集器处于和被测高电压等电位的密闭而屏蔽的传感头中,采集器和合并器的旗子暗记、能量传输通过光缆来进行,增加了设备的抗电磁滋扰能力,数据可靠性大大提高。

4)光电互感用具有自检功能,在通讯故障或互感器其他故障时,因收不到校样码精确的数据而发出互感器故障报警旗子暗记。

5 试验

试验和校准是按IEC60044-7《电子式电压互感器》和《电子式电流互感器》中规定的型式试验项目,在国家高电压计量站和国家高压电器质量监督考验中央进行的。
试验项目包括了标准中列出的所有型式试验项目和例行试验项目,还增加了通用分外试验中的机器强度试验、截断雷电冲击试验。
对付互感器的准确度试验作了常温下的准确度试验,还作了-40℃~+50℃温度循环试验。
对付电流互感器,作了稳态电流偏差试验,还作了暂态电流偏差试验;对付电压互感器,还增加了临近效应对准确度的影响试验。

所有试验都通过并达到技能哀求。

下面列出偏差试验的情形和结果:

试验是在一台330kV电容分压的组合式电流电压互感器和一台220kV串连感应式电压互感器上进行的。

(1)常温下稳态偏差丈量:

试验采取了时钟脉冲同步,将采得的被试互感器输出数字量和基准互感器输出的数字量直接比较,通过打算可以得到偏差。

(2)温度循环下的偏差试验

对光电电流互感器和光电电压互感器都作了温度从-40℃~+50℃的循环下的偏差试验,在试验规定的温度丈量点(-40℃、22℃、50℃)丈量偏差。
测到的偏差都在规定的准确度限值之内。
(3)电流暂态偏差试验:

对OET733﹙330kV、1600A﹚光电电流互感器还作了暂态偏差试验。
试验是在国家高压电器质检中央进行的。

6 运行情形、鉴定情形

2003年10月,OET722数字式光电电流互感器在南京供电公司220kV六合变220kV六钢线投入试运行。
该线路负载为南京钢铁公司,范例冲击负荷,短韶光负载变革幅度大,高次谐波含量高。
二次设备配OEML701线路保护和DTSD1056三相电子式多功能电能表。
2004年五月后切换间隔到六汊线,保护定值做相应修正,装置不变。
该线为联结线,功率方向变换频繁。

2004年2月,OET733数字式光电电流互感器在兰州供电公司330kV永登变330kV中开关位置(330侧为1/2断路器接线)投入试运行。
二次设备配SG750数字式变压器保护。

一年多的试运行中,互感器运行良好,未发生任何事件和不正常情形;其准确度(用累计的电量数表示)也很好,和传统的电度表读数比较,偏差在0.05%之内。
而且与之相连的记录装置还准确的记录到区外故障状况。

2004年6月27日,中国电力企业联合会对OET700系列电子式电流互感器和电压互感器进行告终果鉴定,赞许通过鉴定,可小批量生产。

2004年12月,由OET711型110kV数字式光电电流互感器和电压互感器、OET701型10kV电子式电流互感器组成的全数字化变电站在山东阳谷投运。
二次设备是X7000系列全数字化变电站保护装置。

7 结语

OET700数字式互感器的研制是从2001年开始的,通过样机研制、试验、试运行和鉴定,到完善生产条件和小批量生产,整整经由4年多的韶光。
产品不断完善中,采取了罗哥夫斯基线圈、低功率电流互感器、串联感应分压器等新技能,使电流丈量准确度达到0.1级;电压丈量准确度达到0.2级。
又在构造中采取光纤能量和旗子暗记传输、特种固态绝缘脂真空贯注等技能,增强了抗EMI性能和绝缘性能,使可靠性大大提高。

通过实际运行标明,数字式光电互感器是安全的、可靠的;其准确度更高,更适宜数字式二次保护测控装置,特殊在超高压、特高压电网中有特出的优胜性。
加上他本钱较低的上风,他将会有广阔的利用前景。

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