交流采样测量装置现场校验有关问题的探讨

张静

（浙江国华余姚燃气发电有限责任公司， 浙江 余姚 315400）

交流采样测量装置现场校验有关问题的探讨

张静

（浙江国华余姚燃气发电有限责任公司， 浙江 余姚 315400）

采用数字技术的交流采样测量装置已广泛应用于发电厂和变电站的保护、测量远动、控制系统中，介绍了交流采样测量装置的工作原理及误差来源，提出了交流采样测量装置现场检验应注意的问题，以实例介绍了基本误差的校验过程。

交流采样；测量装置；现场校验

交流采样测量装置指采用交流采样测量技术的远动终端、智能化厂站测控单元、高压监测、保护测量一体化等测量控制装置[1]。 随着交流数字技术的成熟及电网自动化水平的不断提高，已经被广泛应用于发电厂和变电站的继电保护、远动、综合自动化等系统。

为了确保采样数据的准确性，规范交流采样测量装置运行、维护和检验工作，国家电网公司在《国家电网公司电测技术监督规定》中， 将交流采样测量装置纳入了电测技术监督的主要对象之一，结合一次设备的检修，应进行交流采样测量装置的现场校验工作。

1 采样测量装置的性能比较及交流采样误差分析

1.1 数据采样原理及比较

直流采样即对经过直流整流后的直流量进行采样测量，而交流采样测量装置是将工频交流电量的量值经数据采集、转换、计算转变为数字信号传送至本地或远端显示器的测量装置，例举远动终端的2种数据采样方式，如图1所示。

图1 远动终端的2种数据采样方式

从图1中看出，在传统的电测量变送器+直流采样远动终端方式中，被测交流量首先由变送器转化成与之成线性比例的直流模拟量（一般 0～5 V 的直流电压或 4～20mA 直流电流）， 再进行A/D 转换形成符合传输规约要求的数字量送到调度中心主站系统。在交流采样的远动终端中，将二次测得的电压、 电流直接送入交流采样 RTU内， 由算法运算后获得 P， Q， cosΦ 等数据值，通过中央通信单元对需要上送的数据打包成符合传输规约要求的数字量送到调度中心主站系统。直流采样方式存在的问题很明显：测量精确度直接受整流电路的影响，对整流电路的参数调整较困难，电路受波形因素影响大等。采用交流采样的方法能够对被测量的瞬时值进行采样，用软件功能代替硬件的计算功能，因而实时性好、效率高、相位失真小，对于多参数的测量更适用。通过在电力系统中应用的实践表明，采用交流采样测量装置有着更好的准确度和稳定性。

1.2 交流采样测量装置误差来源

（1）采样原理的误差， 即用时间上离散的数据近似代替时间上连续的数据所产生的误差，这主要是由每个正弦信号周期中的采样点数决定的， 实际取决于 A/D 转换器转换速度和 CPU 的处理时间。将连续的电压和电流进行量化也会产生量化误差， 这主要取决于 A/D 转换器的位数[2]。

（2）模拟量输入变换器 TV 与 TA 的误差。接入采样测量装置后，首先要经过1个模拟量输入变换器将大信号变为小信号，才能够被 A/D 转换器处理。该变换器的内阻抗会对电压、电流的有效值精度产生影响，变换器的相位移会影响测量的有功功率、无功功率的精度[3]。

（3）算法带来的误差。 常用的积分算法由于是用积分近似代替连续积分式，故有可能存在误差。软件运算误差还包括舍入误差、计算误差、小除数误差等。

（4）外界环境因素对交流采样测量装置引起的误差，主要有来自于电源电压波动、温漂、零漂、频率波动和电磁干扰等因素。

2 交流采样测量装置现场校验应注意的问题

2.1 不同的通信规约

根据实际的传输要求，交流采样测量装置使用的通信规约种类繁多， 较常用的有： CDT， 101，103， 1801， N4F， XT9702， DISA 等。 即使是同一种规约，因为交流采样测量装置生产厂家和设备型号的不同，也存在着差异，给检定工作带来了一定的困难。因此，检验人员需要熟悉所用到的通信规约，并能解读相关报文含义，明确采集装置遥测系数的计算方法，被测量的满码值及数据库中对应的满码值，这样才能在检验过程中进行正确的设置与判断。

2.2 通信口的连接

交流采样测量装置目前大多都没有设置专用的检验接口。现场检验时，只能通过断开交流采样测量装置现有的通信口读取数据。通信的接口有串口 RS-232 和 RS485、 网 络 RJ-45 及 USB等。校验人员需要根据实际运用的通信口通过各种转接口来实现连接， 如 RS-232 转 USB， RS-485 转 RS-232 等。

2.3 装置的现场校准

交流采样测量装置若在现场校验过程中发生基本误差超差，则需要进行校准。由于设备生产厂家的不同，校准的方法和软件结构也不尽相同。 少数采用硬件进行调整， 如天亿的 DMP300；大多数交流采样测量装置是通过软件进行校准。这要求校验人员在工作进行前要详尽了解校准装置的校准方法，如有改动，在校验前后都需要对交流采样测量装置的软件进行备份。如果校验过程中，对软件做了修改，则需要对软件进行重新下装替换。

2.4 不同交流采样测量装置的特殊功能

有的生产厂家对产品增加了一些特殊的功能：如有的规定必须判断一次断路器的位置指示是在合闸位置时才能进行采样，而有的则要求合上控制电源才能进行采样等。校验人员应认真阅读设备生产厂的说明书，熟悉设备的相关功能，进行现场校验时，有针对性地采取不同的操作措施。

2.5 现场校验时的专业配合

应用在厂站端间隔层的交流采样测量装置，大多是继电保护、测量等多专业共用。在对装置进行现场校验时，必须与其他专业人员进行配合。在对运行或检修中的装置进行在线、离线校验时，都应考虑是否需要退出相关的保护压板等措施，在确认做好必要的安全措施后，方可对交流采样测量装置进行现场校验。

2.6 装置现场检验环境

交流采样测量装置通常固定在现场盘柜上或是在线运行中，校验工作通常必须配合一次设备停电检修时在现场进行。校验时要求环境温度15～35℃， 相对湿度 45%～75%[4]。 如果 现场不能达到要求，将直接影响校验结果。因此，校验人员进行工作前，需要了解现场的工作环境，若有影响量（如温度、 湿度、 工作电源电压等）超过了规程所允许的使用范围极限，则不宜进行检验。如必须进行校验，得到的数据只能作为参考或与运行工作状态下进行比较，不能代替规程中规定的周期校验。

3 交流采样测量装置的基本误差校验

下面采用 CL301V2 作为标准检定装置， 举例说明实际操作过程中交流采样测量装置的误差检验过程。

3.1 连接施加的标准电流、 电压源回路

严格遵守作业指导书，将电压、电流连接导线接入被检验单元回路侧的端子排，要保证连接牢固接触良好。与交流采样测量装置的电流电压二次回路应完全脱离，有可靠明显的断开点。

3.2 连接与设置 RTU、标准检定装置

如采用串口， 需要对匹配的 COM 设置波特率、检验位、协议；若采用网络口，则需要设置端口号（一般主站为 2404）、 IP 地址（处理器的装置 IP 地址）与掩码等， 校验前先测试三者间的通信是否正常，图2为通信设置及测试界面。

图2 通信设置及测试界面

3.3 录入参数

输入标准装置与被测交流采样测量装置的技术参数，如串号、型号、线路号、准确度、测量检定的环境参数、RTU 参数等，图3 为参数录入界面。

3.4 设置通信规约

根据现场交流采样测量装置的厂家类型及所采用的通信规约，进行正确的设置。现场常用的通信规约参数配置整理如表1所示。

图3 参数录入界面

表1 不同通信规约与 CL301V2 检定装置的参数设置

3.5 设置检定点

即对交流采样测量装置的误差检定点进行设置。一般按等分原则选取。电流、电压、频率、相位角和功率因数基本误差检验，检验点应不少于6点，通常取 6点。对有功功率和无功功率（单向）， 选取 6 个检验点， 还应增加被测量范围的中心值及功率因数影响值。

3.6 校验

接线和设置全部完成检查无误后，可以开始检验。输出过程中最好不要强行退出，否则会影响标准源的输出控制。测试过程中，可以监测通信口数据， 查询 CL301V2 与 RTU，检验装置通信的情况，及时对异常情况进行监视判断。

[1]Q/GDW 140-2006 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 交 流 采 样测 量 装 置 运 行 检 验 管 理 规 程[S].2006.

[2]沈 金 官 .电 网 监 控 技 术 [M].北 京 ： 中 国 电 力 出 版 社 ，1997. [3]赵修民.测量用互感器[M].北京：机械工业出版社，1986. [4]DL/T 630 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准 交 流 采 样 远

动 终 端 技 术 条 件[S].1997.

（本文编辑：杨 勇）

Study on Field Verification of AC Sam p ling M easurement Unit

ZHANG Jing
（Zhejiang Guohua Yuyao Fuel Gas Power Generation Co.， Ltd， Yuyao Zhejiang 315400， China）

AC samplingmeasurement unit based on digital technique has been extensively employed in protection of power plants and substations， telecontrolmeasurement and control system.The paper introduces working principle of AC samplingmeasurement unit and the error source aswell as precautions in field verification of AC samplingmeasurementunit； italso illustrates verification of intrinsic errors.

AC sampling； measurement unit； field verification

TM933

： B

： 1007-1881（2012）11-0000-03

2012-01-13

张 静（1977-）， 女， 广西昭平人， 助理工程师，从事发电厂测量技术工作。