互感器电能计量的性能研究.docx

          互感器电能计量的性能研究                    内蒙古 鄂尔多斯 017000 摘要：随着科技技术的发展，各行各业在我国建设中取得了巨大成就，而电力能源的发展趋势在社会影响力中更是发生翻天覆地的变化但是由于受到电力结构系统的影响，电力计量的准确性愈来愈受到电力企业各专家的重视，其中就包括互感器对电能计量的影响，本文对此做了一些概述关键词：电能计量系统；电能数字化；电能对比平台；抄见电量； 本文着重分析了光学互感器应用于电能计量的优势;设计对比平台验证光学电流互感器的电能数字化计量性能，结果表明:0.2级光学电流互感器的抄见电量与0.01级标准电流互感器的抄见电量差别小于0.7%，表明光学电流互感器用于电能计量是具备潜力的一、电子式互感器随着光电子技术的迅猛发展，一种结构简单、线性度良好、性价格比高、输出范围宽且易以数字量输出的无铁心式新型互感器—电子式互感器应运而生国外于20世纪60年代初，我国从20世纪80年代开始研制光电式电压互感器和电流式互感器，现今均已部分挂网试运行1）光电式电压互感器（OTV）它基于Pockels电光效应，由光学电压传感头与相应的电子测量电路组合而成。

2）光电式电流互感器（OTA）主要分为无源型和有源型2种类型无源型电流互感器是以法拉第磁光效应为原理设计制造的装置,有源型电流互感器是以罗柯夫斯基空心线圈为基础中国电力光学技术有限公司自主研发的基于法拉第磁旋光效应原理的光学电流互感器（OCT）利用光学电流自愈传感技术和抗磁场干扰结构技术解决了法拉第磁旋光效应光学电流互感器两大世界性难题：测量精度的温度漂移问题和长期稳定运行问题，标志着其研制的磁旋光效应光学电流互感器具有工程实用化前景二、传统互感器电能计量传统互感器电能计量系统由传统的电压、电流互感器，及模拟电能计量装置构成，传统互感器电能计量系统中互感器与计量装置之间是通过电缆连接，电缆易受电磁干扰影响，所以这种连接方式会带来0．1%的传输误差，并且当系统中还有其他装置要使用电能计量值时，会引入更多连接电缆，从而带来更多传输误差此外，还需考虑电压、电流互感器的误差0．2%，以及模拟电能计量装置的误差0．2%，那么传统互感器电能计量系统的误差约为0．7%3. 光学互感器电能计量验证方法研究1. 光学互感器电能计量光学互感器电能计量系统由光学电压、电流互感器，合并单元及数字化电能计量装置构成，如图1所示。

图1光学互感器电能计量系统结构光学互感器电能计量系统使用的是数字化电能计量装置，减小了数字信号传输及环境温度等引起的误差，并不会为系统引入误差项并且，这种计量系统使用光纤作为传输光缆，抗干扰能力强，传输损耗小，传输误差几乎可忽略不计因此，整个系统的误差主要由满足0．2级标准的电压、电流互感器引入，约0．4%左右从理论上讲，光学互感器用于电能计量平台不仅可行而且还有很多优势但目前尚无试验数据直接验证设计对比平台将传统电能计量方法与光学互感器电能计量方法进行同台对比，测试两种方法之间的差距，从而分析验证光学互感器在电能计量领域是否具备应用潜力2. 光学互感器电能计量验证为验证光学互感器在电能计量中的应用性能，搭建如图2所示的光学互感器电能计量验证平台这种验证方法利用目前较为公认的模拟电能计量装置结果和数字化电能计量装置的结果进行对比图2光学互感器电能计量验证平台3.电能计量对比平台设计如图1所示，调压器1控制升流器输出电流信号，调压器2输出电压信号标准电流互感器采集电流信号输出模拟小电流信号Ia通过电缆接入模拟电能计量装置A;调压器2输出模拟电压信号通过电缆接入模拟电能计量装置A，此时模拟电能计量装置A显示电能读数Ea。

标准电流互感器采集电流信息输出模拟小电流信号并通过电缆接入电流AD转换装置，电流AD转换装置将模拟小电流信号转换成数字值，通过光缆送入合并单元1;调压器2输出模拟电压信号U通过电缆接入电压AD转换装置，转换成数字值Ud1输出，通过光缆送入合并单元1;合并单元1将数字电压值Ud1和数字电流值Ib进行组帧，按照标准协议发送到数字化电能计量装置B，数字化电能计量装置B显示电能读数Eb光学电流互感器采集电流信息输出数字电流值Ic，通过光缆送入合并单元2;调压器2输出模拟电压信号U，通过电缆接入电压AD转换装置2，转换成数字值Ud2，通过光缆送入合并单元2;合并单元2将数字电压值Ud2和数字电流值Ic进行组帧，按照标准协议发送到数字化电能计量装置C，数字化电能计量装置C输出电能读数Ec根据《DLT 686-1999电力网电能损耗计算导则》规定，电能计费使用抄见电量进行计算其中，有功抄见电量(总)=(本期总有功示数-上期总有功示数)×计算倍率;计算倍率=表用电压互感器(PT)变比×表用电流互感器(CT)变比×电能表倍率两期电能数据采集间隔时间不低于15 min每间隔一段周期T(T≥15 min)同时记录三个电能表的读数Ea(tn)、Eb(tn)、Ec(tn)，则相邻采样点之间时段的电能耗用为:ΔEa(tc)=Ea(tn)－Ea(tn－1)(n∈N)ΔEb(tn)=Eb(tn)－Eb(tn－1)(n∈N)ΔEc(tn)=Ec(tn)－Ec(tn－1)(n∈N)传统互感器电能计量误差理论值为0．7%，以传统互感器的电能计量值为基准。

因此当|ΔEc－ΔEa|/ΔEa＜0．7%时，则表明光学电流互感器输出的计量数据是满足电能计量要求的而ΔEb本质上是ΔEa的模数转换，所以其差别应与模数转换误差在同一量级4.实验结果按照图2的结果搭建平台三台电能表同时显示一个测点的电能读数为保证电能计量验证方法的准确性，要求平台中使用的标准电流互感器的精度要优于0．1%;AD转换装置的精度要优于0．05%，此外，数字化电能计量装置通信协议优选接收IEC 61850-9-2协议试验时间超过了24小时，三块电能表的读数记录如表1所示表1电能计量对比实验电能表读数记录表1中需要注意的是，由于模拟电能表的读数为二次值，而数字电能表的读数为一次值，需要将模拟电能表的读数乘以CT和PT的变比换算成一次电能值才能同台比较CT变比:600 A:1 A;PT变比:10 kV:100 V功率因数:0．5根据抄见电量的定义，计算出相邻两个时间段的电能消耗，任意两个时间段时间，三块表的抄见电量均非常接近将数据进一步计算模拟电能数字化的误差和光学电流互感器的电能计量误差，由上可知，任意一个电能计量周期以内，光学电流互感器的电能计量误差均小于0．2%，且间隔时间越长，误差会越小。

其主要原因是光学电流互感器的噪声是白噪声，随着时间累加会有平均效果结束语总之，现阶段光学电压、电流互感器还没有应用于电能计量系统，但是其精度已能够满足电能计量系统的要求，为了验证光学互感器的电能计量精度，提出了一种光学互感器电能计量性能验证方法，并设计搭建验证平台经过实测验证，表明光学电流互感器的电能计量误差小于0．2%，且时间越长，误差越小，因此其计量精度是满足电能计量系统要求的参考文献：［1］李以斌，电能计量系统发展综述．2019．［2］王新华．关于互感器电能计量的性能研究.2020. [3]郝军.电流互感器对电能计量的影响研究[J].工程技术：全文版，2016（12）：00182-00182  -全文完-。