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500kV组合式光学电流、电压传感器

作者:admin来源:本网 日期:2018-3-20 8:48:18 人气: 标签:

  500kV组合式光学电流、电压传感器叶国雄,刘延冰,张明明,易本顺,李劲,周向阳,叶其政,李伟华中科技大学,武汉430070)500kV组合式光学电流电压传感器原理、结构及测试结果。

  0国内外发展状况电流互感器简称CT)电压互感器简称FT)是电力系统中作为计量、保护不可缺少的关键设备,为了改变传统的由铁磁材料组成的CT、FT,存在的一些缺点,世界各国相继研究采用光学原理测量电流、电压,用光缆传输代替电缆传输,来改善互感器的性能。

  美国的五大电气公司各自在1982年左右成立了光纤电流互感器专题研究小组,在1986~1988年实现了161kV独立式光纤电流互感器,1987年161kV的以继电保护为主的以及1989年5月~1992年的345kV、20-2000A、0.3级计量与保护的光纤电流互感器的挂网运行成功。

  其中最具代表性的是:1986年美国的田纳西州流域电力管理局TVA)在其所属的Chkamauga水现电力编组站安装了第一台单相、高电压、光学计量用的电流互感器,可靠运行两年多后拆除。TVA在1987年第二次安装的光学计量系统是在其所属的Moccassin电站完成的,与1986年相比,扩展为二相计量。经过六个多月的测量千瓦小时,全光学计量系统和传统袖浸式电磁型)互感器系统比较,相差不到1%.此外继电保护也是成功的。

  TVA在它所属的Oglethorpe电站和Widow.Creek石化燃烧站之间的电力编组站安装了第一个以光纤电流互感器为基础的继电保护系统,到1990年9月报导之日为止,比较的结果是令人鼓舞的。

  仅在1990年7月8日一天,光纤电流互感器系统就正确地响应了由于雷暴雨而引起的6个故障。

  用于计量和继电保护用的345kV电站的光纤电流测量系统,并在运行四个月后,与标准CT比较,所展现出来的仅是0.4%的误差。

  日本也于1981年起组织了五大电气电力)公司对光纤电流互感器理论、材料、性能等进行了研究。目标是:66/!3kV,77/!3kV/的GIS应用168kV独立式等,要求达到JGC-1201- 1985的1级、0.5级及零序保护级,以组合式为主,独立式为辅,现已基本达到研究目标。

  日本的东京电力公司与东芝公司合作,1987年Transformer)安装在制造厂的条件下长时间试验,一直能很好地运行,试验数据皆符合IEC1201标准。

  电站中,系统电压从72.5kV到765kV,定额电流范级标准。

  1995年,法国通用电气阿尔斯通输配电部CECALSTHOMT9D)的产品目录上列出765kV超高压独立及组合式0CT、0PT,精度达到0.15级。

  1996年,日本日立公司电力工业系统研究开发小组,使用了块状玻璃OCT,用于400MW抽水蓄能电站,额定电流8000A. LTD研制出用于6.6kV传输线谐波分析的OCT、OPT.我国OCT、OVT的研究始于七十年代,以1982年在上海召开的激光工业应用座谈会“为起步,主要研究单位有电子部26所和34所、清华大学、电力科学研究院、陕西电力局中心试验所、上海互感器厂、北方交通大学、华中科技大学原华中理工大学)等,其中研究绝大部分仅限于两个0CT放于绝缘体上,一个用于计量,一个用于保护,两个电压传感头置于绝缘体顶部上法兰盘下,其位置对测量电压的获取是一个关键。

  光纤绝缘支撑体分内外两层,内层为有光纤穿过的、外压硅橡胶伞群的光纤复合绝缘子,光纤复合绝缘子是为了避免由于引入光纤可能形成的闪络。外层为4节绝缘瓷套构成,充分考虑绝缘、耐压及局放要求。

  光缆将采集到的电流、电压信息传输到控制室,由8根多膜光纤组合而成并带铠甲。

  数据处理系统由模拟电路、光电探测器、放大、滤波及DSP数字信号处理及PC机组成,完成被测量的计量显示及保护功能。

  于同一绝缘体中,完成导线电流与电压的同时测量,其优点是便于功率、能量的计算,更重要的是减少变电站占地面积,降低成本。

  相似,主要为:温度所产生的应力,使0CT传感头内引入双折射,将使测量灵敏度下降,并使测量不稳定。温度变化也将引起0VT传感头产生附加双折射,使测量误差加大。

  由于是电场测量方式,0VT传感头放置位置将影响电压信号获取,必须寻找恰当的位置,使电场与电压成正比,还要克服临近相电场及地电位的影响。

  我们对第一个问题的解决方法是:0CT、0VT均采用双光路,将检偏器输出的o、e光同时进入PIN,光电转换后两信号相反,在数据处理中使两信号相减,从而可克服一些双折射的影响。此外在结构上、工艺上使0MU-500温度场分布合理,减少温度梯度的变化,使0CT、0VT较稳定。用试验及计算方法寻找0VT传感头恰当的放置位置。0MU组合式的电压信号获取系统:采用无分压器的基本结构,电压传感器放置于顶部,与高压带电导体紧密相连,这样可获得较高灵敏度和线性度的信号;绝缘体热胀冷缩引起的电场误差可降到最低;地电位环境的变化控制到最小,临近电场的影响在软件中修正。

  2测试结果0MU-500经电力工业部电气设备质量检验测试中心检测,按国家标准进行了耐压、局放、冲击耐压、误差、动热稳定、电磁兼容等项试验,已达到国家标准,性能指标如表1.表10MU-500性能指标耐压操作正操作15次1175kV局放爬距比误差电流电压动热稳定电磁兼容十项全部为A级,对其他设备无干扰动态响应上升时间:20s结论0MU-500采用光学原理在电站中进行计量与保护可靠性高;电流、电压的测量组合在一个绝缘体内,可减少电站面积,在某些场合很有优点;一次传送字节数为4!+6,本厂有36块表,则一次传送字节数为150;校验和占两个字节,值为!个电度表各字节值的和,存入一个未占用寄存器D中即可,用一个D存校验和可用于远多于40块表值情况,校验和计算由程序中CCD指令实现。

  2.4.3程序设计下面程序见)完成初始化工作:M8002在的值,即设定通讯参数,同时将M8161复位,M8161决定8bit还是16bit操作模式,M8161=0表示16bit操作模式,即一个D存放两个字符。

  参数初始化程序下面程序见)完成数据校验和数据传送:M8000在PLC运行时一直闭合,闭合后把从D202‘D273的144个字节36x4)校验和存入D274;RS指令表示传送的首地址为D200,K150表示一次传送的数据总字节数为150,D350表示接收数据首地址D350是可任意取的,只要程序未占用即可),K0表示接收字节数为0,即不接收数据本程序中不需接收数据)采用定时上传一次的办法,每次按上述数据格式传送一次,程序中2分钟上传一次,T0为0.1s定时器,可改K值改变传送数据间隔;每隔2分钟触发一次M8122,送出一次数据,M8122为数传送标识,M8122=1则开始发送数据,一旦发送完毕将自动复位,等待下一次触发。

  一― 3结束语本装置要实质性投入运行,关键还在于监控系统LCU或上位机)应有一个数据接收通讯程序,完成数据的接收和处理工作,从而实现电度采集的自动化,这样本方案的目的也就达到。实际运行证明,本装置具有很好的采集精度,且运行稳定,采用这种方案是行之有效的。

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