智能变电站测量技术浅析

国网四川省电力公司检修公司 赵思宇 郭定海

1 引言

智能变电站是构成智能电网的关键环节，其技术研究工程应用技术等已经成为智能电网发展的重要课题。智能电网需要六个方面的支持，一是灵活的网络拓扑结构，二是高度开放的通信系统，三是传感技术和测量技术的支持，四是智能化的电力电子设备及储能技术的应用，五是在线监测系统的研发，六是智能专家系统的研制[1]。这其中以电子式互感器及合并单元作为智能变电站的关键设备。随着数字化时代的来临，智能变电站的发展成为必然的趋势，电子式互感器的研究将会更加深入。

2 智能变电站量测技术介绍

2.1 电网测量技术在智能电网中的应用

智能变电站对所有设备能够实现集约控制，主要是由于合并单元的作用，通过数字通信，站控系统实现全站智能化[2]。通过合并单元，能够从电子式互感器精确地获取数据。其系统结构图如图1所示。

2.2 电子式互感器的分类

根据原理可以将电子式互感器分为无源式和有源式两种。无源电子式互感器高压侧传感头部分不需要供电电源，而有源式需要。

图1 系统结构图

无源电子式互感器传感头部分含有复杂的光学系统，不够稳定，且受环境因素影响严重，这是制约其发展的一个因素，但其传感头无需供电电源，整个系统相比较而言线性度也较好。无源电子式互感器测量电压值主要是利用了电容分压器以及电阻分压器[3]。当前的智能变电站常用的测量系统主要有两种，一种是电子式互感器结合合并单元，一种是传统互感器结合合并单元。

图2 电子式互感器数字接口合并单元的框图智能量测系统的校验原理

2.3 合并单元的介绍

合并单元同步采集多路电压电流信号后按统一标准发送给测控设备。其原理如图2所示。EVTa表示A相电子式电压互感器，ECTa表示A相电子式电流互感器，SC表示二次转换器。合并单元的功能模块第一个是同步功能模块，主要起到同步的作用。第二个是多路数据采集处理功能模块，可以将同一时刻不同协议的三相电流电压传感器的多组信号值转化为数据帧。第三个是数据发送模块，作用是将采集的数据帧发送给测量装置。

在线检验系统分为三个部分，包括标准通道，被校验通道，以及校验平台。被校验的电流互感器以及标准电流互感器的输出分别通过各自的通道输出到校验平台。教研平台同时得到两列对比信号，通过计算幅值和相位的误差来进行校验。现场的电子式电流互感器校验和电子式电压互感器的校验是一样的，采用采集比较法进行，通过升压器使得测量值变大，施加电压后在电子式互感器的采集口采集数字量，再通过合并单元采用同一时钟同步，对比误差进行校验。

3 电子式互感器谐波分析

由于现场的电磁干扰比较严重，将会对一次电流测量造成干扰，主要表现为简谐波成分多，甚至可能会引起频率波动等现象。同时这也会对傅里叶变换的结果造成一些影响[4]。要想准确获取传感头输出信号的基频参数则必须进行算法上的改进。

3.1 加窗FFT插值算法

传统的单峰谱线修正算法能够在一定程度上进行补偿，但是当选择解析式是复杂的窗函数时，结果将会较大地偏离真实值。因此在插值法的基础上有学者提出双峰谱线修正算法，通过两根谱线的加权平均来修正幅值[5]，该方法利用距谐波频点最近的两个离散频谱幅值估计出待求谐波幅值，同时利用多项式逼近的方式获得修正计算公式。

3.2 基于神经网络的谐波分析

神经网络模型如图3所示。文献[6]是基于三角基函数的神经网络算法，可以获得电力系统的基波频率及各次谐波的幅值和相位，该方法不事先采用加窗的FFT插值算法，其直接运用人工神经网络计算基波及各次谐波的幅值和相位。

图3 神经网络模型图

4 结束语

本文重点对智能电网中的智能体系进行了介绍，对电子式互感器的现场校验及校验中的谐波分析进行了研究，并提出了解决复杂谐波的方法。今后的重点研究方向应该是合并单元的设计，检定技术的研究以及智能算法的探索。