互感器现场测试安全智能保护系统建设的应用技术探讨

文／王建国 葛洪建 王长缨 吴青萍 姚敏 王飞

0 前言

互感器现场测试安全智能保护系统建设研究作为国网河北省电力公司2010年科技项目已经实施完成。HEFT型互感器现场测试安全保护装置的问世应该说为推动我国互感器现场测试安全的深入研究作了一些有益的理论探讨和在实践意义上的一点贡献。

电力互感器作为智能电网安全的主要守护神之一其自身的安全性及其测试试验的安全关系到整个电力系统的安全。我们知道保护用互感器是电网正常运行的第一道安全屏障，电流互感器二次开路、电压互感器短路都会带来比较严重的后果。就目前而言，10kV组合互感器在电能计量测试中的比例大幅度提高，其现场测试的客观需要及安全防护更凸显出迫切需要。因此，对于电力互感器测试安全的系统研究是必要的。电力互感器的安全试验在JJG1021-2007电力互感器检定规程里主要有绝缘测试的说明，检定规程对电力互感器本身的测试安全并不可能全面涵盖。

就目前国内外电力互感器一般的测试（与规程涉及的内容同）一般被划分为传统测试法和间接测试法。习惯上我们按设备的硬件条件分为实验室测试和现场测试两个内容，也由此提出了互感器测试设备发展的方向。互感器的传统测试法，即按照互感器的实际运行方式，给互感器一次升流或升压，将标准器和被试互感器的二次差流（压）的数值（复数值）测量出来，进行矢量分解和计算，校验仪直接采集被测互感器和标准互感器之间差值电压或差值电流，进行矢量分解、计算，从而得出被测互感器的误差。只要在规程给定的误差允许值范围就可以认定该被试互感器是否合格。间接测试法一般通俗的被称为低校高法，本质上还是比较法原理，其主要的区别在于降低了互感器一次大电流（高电压）的相对苛刻的电源条件，但对于测试过程需要的安全条件还是不变的。两种测试法基本涵盖了目前互感器测试方法。间接法设备对于电压互感器现场检定装置来说，其装置的输出的最高电压为550V到3000V，并且在三相测试转接线时，测试人员会碰到被电击的情形，其本身的使用安全存在一定的隐患，其虽然从二次侧输入电压属于相对低电压，但由于互感器的电压比与匝数是正比例关系，一次侧被检互感器高压端还会产生高电压。

1 现场互感器测试系统安全要素的分析

在该系统设计中，研究发现需要提出安全域的概念，旨在确定测试系统的（包括人员和设备）安全基准，将人与设备及其危险要素的接触界面（包括增加强制放电步骤和测试换接线等）限定在绝对安全的范围内。我们知道，不同高压等级其安全范围（不同电压等级的安全距离已经有国家标准）是不同的，不同的工矿要求人机响应也应该有所区别，比如升压器的一次电压安全值整定、声音、色彩、时间等测试要素对系统工作的影响等等，因此，我们认为安全基准在系统中是多要素特征，而且这些要素相互离散，彼此互不作用。比如，电源开关启、停分别用不同色彩标识，一般红色为停止、绿色为接通。又比如声音，不同分贝的声音讯响，其表示不同的故障级别。再有10KV规程规定安全距离为0.7米，35KV为1.0米等等。那么如何使得测试系统的每个要素都能与安全系统协调呢？我们认为，建立安全域就可以把各系统安全要素实现统筹管理控制，使防护单元的各个要素与人机程式化要素协调统一。一般来说，规程规定的安全距离是一个静态参考值，并且可以理解为是三维几何量。对系统安全作业来说还不够，比如人员现场摔倒的意外事件等。就互感器现场测试来说也会根据产品经常在户外使用的通用技术条件，如现场环境的多样性、系统稳定性、防电磁辐射干扰、防雷击浪涌、防电快速脉冲群、防电压暂降和中断、防静电、耐候性等等成为系统电路设计不可回避的问题，而不同的测试内容（电流互感器或者电压互感器）其电路构造其所关注的安全要素重点也不同。

因此，安全域可以定义为所有安全作用要素与识别控制要素集合的交集。

其公式:

A={C、B } ∩{W、X } 其中，A为系统安全域，C、B 等代表各安全作用要素,W、X 代表识别控制要素。

安全域的提出对系统安全要素的软件集成和动作协调设计提供了积极的思路。

2 安全保护系统如何对现有测试设备的安全、测试人员的安全提供保障

安全防护装置的设计作为安全系统的主要硬件单元，首先要对主要安全要素如大于安规规定的安全电压等高压危险要素进行实时监视和有效控制，对整个测试过程的电压、电流变化实时智能跟踪，一旦发生意外就可以实现切断输入危险要素的动作保护以达到迅速切断（如一次高电压）的目的，整个动作应小于20ms。其次，将电流互感器二次开路可能导致的高压电击和烧毁二次线圈的也同步智能监视，使这两点的安全威胁实施有效的监控管理。并通过其系统程式化的测量步骤与整个安全系统智能化衔接，真正实现系统的安全防护。

作为该课题研究的重要的一项内容是互感器现场测试安全防护单元装置的设计和原理性样机的研制。在现有的互感器实验室高压防护装置的基础上，对现场安全要素进行了比较系统的分析研究和作用选择，在安全性设计上重点考虑安全要素的系统协调与硬件设备的有机集成。比如，装置界面的用组态软件实现了GB2893-2001《安全色》规定的色彩要素与控制的对应关系；GB12265.1-1997防止触及危险区的安全距离设计；对敏感和极易受到高压静电电击的接线柱换线单元和三相互感器测试条件作了安全措施；对高压放电及测试程序作了程序上的严格限制，实现了软硬件的安全步骤的程式化需要。

3 结论

作为正常的电量贸易结算测试的需要以及新电站的大量建设，互感器的测试工作量在成倍的增加，原来不以为然的测试安全需要变得更加突出，尤其是远距离大范围、定期定量的检定任务越来越大，各设备厂家的设备差异较大，由此，将互感器现场测试过程的安全要素集中通过智能防护装置及其系统来实现管理控制，将互感器现场测试安全防护设备作为互感器现场测试配套安全设备来集约、协调解决传统法和间接法检定是一个有效的解决方案之一。

[1]赵修民,赵屹涛.间接检定电流互感器方法综述.首届电测与仪表学术发展方向研讨会论文集2009.08.8-10.

[2]国家计量检定规程JJG1021-2007.电力互感器[S]北京:中国计量出版社,2007.