配电一二次融合之ECT与EVT关键技术应用研究

张瑞卿 蒋义然 禹 江 兰子龙

(1.保定理工学院,河北 保定 071000；2.保定市冀能电力自动化设备有限公司,河北 保定 071000）

为了解决配电网中一次与二次融合中设备不匹配的问题、不断提高线路损耗的计算精度，配电网一二次融合技术被提出并得到广泛应用。其中，ECT与EVT在配电网一二次融合中，以体积小、结构简单、动态范围大等优点得到迅速普及，使得对于ECT和EVT的研究成为一二次融合领域的热点。ECT与EVT的现有结构存在抗干扰能力差、测试准确度低等缺点，本文对ECT与EVT的结构进行优化，并将配置优化后ECT与EVT的一次开关与二次侧控制器（FTU）进行一二次成套试验，减小实测值与理论值之间的误差，提高测量数据准确性。

1 ECT与EVT现有结构简介

1.1 EVT结构

EVT目前常用的有两种：一种是电阻分压式电压互感器；另一种是电容分压式电压互感器。

1.1.1 电阻分压式电压互感器

电阻分压式电压互感器由电阻元件串联组成，内部电阻为纯电阻结构，通过两电阻串联采集某一分压电阻的电压来实现。

电阻分压式电子式互感器结构简单，使用方便，测试精度高，稳定性好，但是受环境影响较大，容易发热[1]。使用电阻分压式原理设计的电压互感器绝缘性较差，抗干扰能力差，而且会减小系统对地的绝缘电阻。

1.1.2 电容分压式电压互感器

纯电容分压是根据高低压侧容抗值进行分压的，不涉及电气隔离，与电阻分压比较耐压强度大，不易击穿[2]。

电容分压式电压互感器，采用多级电容进行串联分压，这种结构易受外界条件干扰；另外电容分压器上的电容元器件与大地间存在分布电容，容易产生误差，从而影响测量的准确度；同时需要选择合适的电容，否则会导致电容分压不稳定，产生铁磁谐振[3]。

1.2 ECT结构

目前使用较多的是基于罗哥夫斯基（rogowski）线圈的ECT结构[4]，它是一个把导线匀称绕制在圆环形等截面非磁性骨架上而形成的空心电感线圈，需要测量的母线电流从线圈中流过形成感应电动势。然后经过信号采样处理，以光纤技术为信号通道，把一次侧转化的光信号通过信号处理还原为被测信号。

这种结构形式由于线圈没有铁心，容易受外界磁场的干扰从而影响测量精度[5]；另外由于线圈自身，感应电动势和采样的电压会产生一定的相位差，从而影响线圈的线性度。

2 ECT与EVT结构优化设计

上面介绍的ECT与EVT结构在进行信号传输时，易受电磁干扰，进而影响ECT与EVT输出小信号的准确性。因此，需要对ECT与EVT的结构进行优化，用来提高相应的准确度。

2.1 ECT结构优化设计

在原有的空心线圈的基础上，增加二次传感线圈和二次补偿线圈。二次补偿线圈需要匀称绕在外侧没有磁性的骨架上，二次传感线圈要绕在内侧的没有磁性的骨架上[6]。这样抵消干扰的线圈相连接，导致系统外侧的干扰磁场在二次传感线圈和二次补偿线圈上形成感应电动势大小相等、方向相反，由于串接方式电动势相抵消，有效避免了外界的干扰，不用单独设置电磁屏蔽层，既保证了结构简单实用，又确保了精度准确，同时可以进行批量化生产，在一定程度上降低了成本。

2.2 EVT结构优化设计

使用电容或电阻串接空心线圈的电子式电压互感器，把需要测量的电压经电阻或电容产生一次回路电流，电流传感器将一次侧回路电流进行测量后进行转化输出一个和被测电压成比例变化关系的感应电压信号。这样的设计一方面线圈没有耦合铁心，不会出现铁磁饱和现象；另一方面二次侧与一次侧之间进行了电气隔离，并使用一定的抗电磁干扰手段，提高了设计可靠性。同时，设计的互感器体积小、成本低、重量轻、可靠性高，即使二次侧出现短路输出，也不会损坏互感器。

3 设备联动试验

3.1 试验设备

电脑及101/104测试软件、高压柱上开关（配合结构优化后的ECT与EVT）、满足一二次融合的FTU装置（冀能公司JN-2000系列）、测试工装线缆(带屏蔽层)等。

3.2 试验方法

本试验通过对EVT的相电压、ECT的相电流、零序电压和零序电流的额定值取不同的百分比，计算测量值与理论值之间的误差观察是否满足国网检测的要求。使用此种测试方法，实现了多个数据的比较，能够更好地体现测试数据的准确性和测试精度的可靠性。

3.3 试验步骤

第一步：进行PT接线。如图1所示。

图1 PT接线图

接线过程需注意：

①PT二次侧有供电、采样两组接线端；

②两个PT接在开关的同一侧即可；

③PT电缆接线字头1、2、3为供电电源A、B、C三相；4、5、6为采集电压A、B、C三相。

第二步：使用航空插头将一次侧开关和二次侧FTU进行连接，并将控制器侧以太网航插座处连接网线到电脑。

第三步：进行测试，保持一次侧开关处于合位状态，通过控制测试台并对应101/104软件的遥测值测试一二次成套的精度。

第四步：按测试要求过流和电压越限保护告警，进行保护测试。测试完毕后退出保护。

3.4 试验注意事项

ECT、EVT传输的是小信号，为了避免一次侧的强电干扰，所以对于二次侧FTU测量端需加设抗干扰措施。

一是连接电缆使用屏蔽电缆，同时屏蔽层双端接地。

二是考虑互感器信号小，如果一次开关带载能力弱，则增加二次侧的输入阻抗，提高对应的二次侧电压。

三是为了保证小信号的可靠采集，实验过程中一次侧开关、二次侧FTU都要保证可靠接地。

3.5 试验数据

对EVT的相电压、ECT的相电流、零序电压和零序电流的额定值取不同的百分比，进行多次试验得出如下数据，详见表1、表2、表3、表4。

表1 EVT的相电压对应二次侧为3.25V/=1.876V

表1 EVT的相电压对应二次侧为3.25V/=1.876V

表2 ECT的相电流额定变比600A/1V,对于二次侧FTU为1V

表3 零序电压额定电流比对应二次侧为6.5V

表4 零序电流额定电流比20A/0.2V,对应二次侧FTU为0.2V

3.6 试验结果讨论

根据国家电网的基本性能试验中交流工频电量基本误差试验要求：相电压、零序电压、相电流、零序电流准确度等级为0.5，误差极限为±0.5%。故障电流误差试验要求零序电流输入10倍电流标称值，误差应不大于10%，相电流输入10倍电流标称值，误差应不大于5%。

通过试验的结果可看出，使用结构优化设计后的ECT与EVT大大减小了实测值误差，满足了国家电网的要求，数据准确度高，优化效果显著。

4 结语

ECT与EVT结构优化的设计，提高了互感器输出数据的准确度，具有很高的性价比和满意的测试效果，适合批量化生产，对电子式互感器更好地应用于一二次融合领域具有重要意义，对其他互感器的结构设计提供了一种参考思路。