变电站交流采样测量装置现场校验研究

王列军

摘 要：采用数字技术的基于交流采样原理的仪表装置已广泛应用于电力系统变电站的保护测控装置、远动RTU测量装置、变电站自动化控制系统中，文章介绍了变电站仪器仪表基于交流采样测的工作原理及绝对和相对误差来源，提出交流采样仪表现场校验的有关问题，以实例分析误差的来源，介绍了整个误差的校验过程。

关键词：变电站仪表；交流采样；现场准确校验

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0101-02

交流采样测量仪表装置泛指实现变电站内一次设备交流模拟量的采样的站内终端、保护测控一体化装置、电能量采集装置、广域向量测量装置，以数字信息技术为依托，交流采样技术已经广泛应用于变电站保护测控系统、自动化监控系统、智能组件系统。交流采样装置现场精度检验已经被纳入国网公司《采样装置现场检验规范》当中，交流采样装置精度的好坏，直接影响变电站二次及自动化设备的安全稳定运行。

1 交流采样装置分析

1.1 交流采样原理

直流采样是将交流原始量通过整流成为直流量就行采样，而交流采用原理是将工频50 Hz交流量通过采集保持变为弱电信号传送至当地后台或者远方监控的测量装置，举例说明采用二种采用中断方式，如图1所示。

由图1中可以看出，传统交流采样是采样变送器和直流采样转化终端的组合，将交流量采样之后再转为直流量，通过整流滤波环境，之后再进行模拟数字A/D 转换形成传输规约所要求的数字量送变电站内总控单元，由总控单元传送到调控中心主站系统。在交流采样终端当中，直接将采集到的二次电流、电压量送到直流采用RTU当中，经交流算法计算后后获得有功功率P，无功功率Q，功率因数cosΦ等系统要求的数据值，通过总控单元将源码值乘上系数转换为符合传送规约要求的数值上送至调度监控系统。传统交流采样存在的问题如下：直流RTU当中整流电路直接影响测量精度，而且整流电路参数调整困难性大，整流电路受采样波形影响大。如果采用交流采用则直接采用交流量瞬时值，以软件程序设定好的计算代替硬件整流电路，从而采用实时性好、采用效率高、波形相位失真小，适合于多参数多通道采用。通过在变电站当中应用表明，采用交流采样测量装置可以大大提高采样准确度和采用精度。

1.2 交流采样存在的误差

①交流采样是用离散量代替连续量，采样精度直接取决于一周期波形当中的采样点数，采样时间由模数A/D转换器和采样处理器CPU决定。模数转换器的转化位数的多少也决定了采样准确度，转化位数越多，采样精度越高。②采样装置里面小TA、小TV内阻值直接影响采样精度，小变换器是将大电流、大电压量变为弱电信号，满足输入要求。③软件算法存在一定误差，由于采样使用傅里叶积分变换代替连续积分，算法原理上自然的带来一些误差。④环境因素也会对交流采样带来一些误差，温度、湿度，都会影响采样装置电子元器件的运行环境，从而影响交流采样结果。

2 交流采样测量装置校验注意问题

2.1 不同的通信规约

由于变电站厂家数目繁多，装置种类也是分门别类，较常用规约有：DISACDT，IEC51850-101，IEC61850-103，1801，N4F，

XT9702，DISA等。即使是同一种规约，装置生产厂家和型号的不同，存在一定差异，交流装置检验存在一定难度。为了准确定检交流装置，必须明确常用规约使用方法，了解源码值含义，系数功能。

2.2 连接通信接口

交流采样测量装置很少配有专门调试检验口。很多时候进行装置检验时候，交流采样装置的通信会中断，检验人员需要根据具体的接口就行一定的转换，RS232转RS485接口，或者RJ-45网口转串口。

2.3 装置校准

超出允许误差的限值，则需要对交流采样装置就行现场校准。不同的厂家有不同校准软件以及计算方法，现在一般使用软件校准方法，检验人员需要熟悉校准软件使用方法，在检验前，应该做好备份，在校验后，同样做好备份。

2.4 采样条件

一些交流采样装置的都有采样条件，比如断路器分合位置正确才能采样，控制回路空开正常等，一些交流采样装置必须在设备状态正确后才进行采样。检验人员必须熟悉装置使用说明。

2.5 现场校验时的专业配合

装设在变电站过程层、间隔层的交流采样装置，大多是继电保护装置、自动化装置、电能量采集装置公用的，在对交流采样装置现场校验时，尽可能采用离线方式，校验好没问题后，再直接下到保护装置里面，都应考虑是否需要退出相保护开出回路，做好相应安全措施，再就行采样检验。

2.6 装置现场检验环境

交流装置校验一般在开关柜上或者二次屏柜内进行，校验时必须将一次设备停役。环境温度要求在15～35 °左右，湿度要求在30%～45%左右。检验工作人员员进行校验工作前，必须严格控制现场检验环境，如果温度、湿度等环境影响因素超过允许值，检验值只能与平时运行值做一对比，作为特定环境条件下的检验参数。

3 交流采样测量误差校验

3.1 基本误差检验

使用标准源对装置的电压、电流、功率等交流量的基本误差进行检验。

①电压、电流误差检验方法。用标准源在装置的电压、电流回路分别施加0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%额定值，分别计算所有测点的基本误差。所有测点的误差都需要满足要求（≤2‰）。

②功率误差检验方法。使用标准源，在装置三相电压输入额定值，功率因数为1（或0），电流分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%、120%额定值。

cosф=0.5（L）或sinф=0.5（L），电流变化点为：40% In、100% In。

cosф=0.5（C）或sinф=0.5（C），电流变化点为：40% In、100% In。

分别计算所有测点的基本误差。所有测点的误差都需要满足要求（≤5‰）：

误差计算公式：■×100%

Exc为装置显示值；Ex为标准表显示值；AF为输出基准值，电压、电流取额定值，功率为三相总功率额定值。注：所使用的标准源的基本误差应不大于装置基本误差的1/4。

以下以检验软件CL301V2作为标准交流检验装置，举例说明在实际操作当中出现的误差分析。

3.2 连接施加的标准电流、电压源回路

严格按照二次检验现场作业指导书，短接电流、电压端子排外侧，断开端子排连接线，保证短接可靠，端子排内侧和外侧全部断开。交流采样装置和外侧电流、电流回路完全隔离。

3.3 交流采样装置配置

如果连接串口就行检验，则需要配置一些参数，如端口号、IP地址、波特率等，线进行验证端口号连接是否正常。通信设置及测试界面如图2所示。

3.4 录入交流采样装置相关参数

输入检验参数，如型号，PT、CT二次电流、电压，接线方式等，参数录入界面，如图3所示。

3.5 设置交流装置通信规约

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有IEC60870-5-101，

IEC60870-5-102，IEC60870-5-103，IEC60870-5-104，DNP，DISA-CDT等。

3.6 采样精度调试

在我们的实际校验工作中，严格按国家电网公司《交流采样测量装置校验规范》进行校验。在校验原理和接线都正确的情况下，出现某些测试点误差超差的情况，应进行误差调整。很多厂家的装置都有硬件调整和软件补偿，前者常常通过电位器调节增溢，后者主要是基于微机数字处理技术对采样后的数值进行调整来实现的，这是一种自动补偿方式，通过“特征提取及存储”技术：输入标准信号，用偏差特征值提取技术提取特征参数存储起来在实时测量时用特征参数进行补偿，以达到高精度交流采样的动调校的目的。

我们在采样装置的校验时应注意误差还与它的校验时接线方式有关，标准源与被检采样装置接线一致时才能消除三相不平衡产生的影响，除非装置三相电流、电压非常平衡，我们做过实验，南京丹迪克的校验装置按三相四线和三相三线输出，被检二表法的交流采样测量装置功率变化0.5 W左右，说明二种校验方法会因三相不完全平衡带来附加误差。当然就测量误差而言，三表法比二表法测量误差要小，只是很多变电所接线已定.不能更改，但标准装置与被检交流采样测量装置的接线需一致是我们应记牢的。

3.7 交流校验

参数设置以及交流输入接线全部没问题后开始交流装置校验工作。交流检验过程中不要断开连线，查询相关见过待交流检验完毕后再进行。

参考文献：

[1] 刘连永.试论变电站电气自动化的系统设计[J].供用电，2004，（5）.

[2] 王少军，王玉强，陈晨，等.浅析电力系统继电保护技术的发展[J].广东科 技，2008，（22）.