基于北斗同步的特高压直流电流互感器现场校准装配的设计_现场_装配

文中首先简述了特高压直流输电系统和北斗同步技能，并在此根本上提出了现场校准方案和溯源方案，给出了设计方案，最后进行了实验验证。
结果表明，本文设计的现场校准装置能够有效办理电流互感器现场校准问题，为输电系统的掌握、保护和丈量供应保障。

为了知足经济社会发展对电力资源的需求，同时促进能源的优化配置，我国在\"大众十一五\"大众期间大力开展了特高压直流输电技能的研究[1]。
该技能在电能传输过程中利用互换-直流转换技能，能够有效降落远间隔输电线路的造价，减小电能运送过程中的丢失。
目前，我国已建成18项直流输电工程，运送容量达4638万kW，全长为15008km。

在特高压直流输电系统中直流电流互感器对线路的掌握和保护至关主要，但由于早期重视程度低、研究起步晚，目前直流电流互感器技能尚不成熟[2]。
实际工程中一样平常购买国外产品，且只在出厂时进行校准，为系统稳定运行埋下了隐患。

鉴于此，本文设计了一套基于北斗同步技能的特高压直流电流互感器现场校准装置。
该装置能够在现场校准直流电流互感器[3-5]，担保直流输电系统安全、稳定、经济的运行。

特高压直流输电系统因此直流电的办法传输电能的系统，该系统的始端和末端都为互换电流，中间输电部分为直流电流。
个中，交、直流电流的转换通过整流站和逆变站来实现。
特高压直流输电系统整体构造如图1所示[6]。

直流互感器作为保护和监视输电系统运行状态的紧张传感器，对输电系统的安全、稳定运行供应主要保障。
因此，担保特高压直流电流互感器的准确度对特高压直流输电系统的正常运行具有主要意义。
本文设计的现场校准装置能够知足直流互感器的现场校准需求。

图1 特高压直流输电系统构造示意图

鉴于繁芜的经济、政治缘故原由，我国自1992年起才开始研究北斗卫星导航系统[7]，投入了大量的人力与财力，干系技能进步很快，到2013年已正式实现商用，可为亚洲国家供应做事。
估量到2020年可具有环球做事能力，授时精度优于20ns[8-10]。

现场校准直流电流互感器时，由于不能确定被校直流电流互感器和标准电流互感器二次输出位置的间隔，以是本设计将直流电流互感器现场校准装置分为主机和分机两部分，并用北斗二代-校时系统同步主/分机采样韶光。

被检直流电流互感器二次输出为仿照量时，仿照量电压输出额定值为4V，数字量输出时额定值为2D41H。
主、分机各至少须要一个仿照量输入接口和一个数字量输入接口，现场校定时利用直接校准法进行校准。

将标准互感器与被检互感器连接到同一个回路中，现场校准装置的分机连接被检互感器的二次输出，现场校准装置的主机连接标准互感器的二次输出，主、分机间利用北斗/GPS时钟同步系统对采样进行同步[11-12]，利用射频无线通信技能传输丈量数据。
现场校准方案如图2所示。

图2 现场校准方案示意图

4.1 特高压直流电流互感器二次侧输出为仿照量时溯源方案

特高压直流电流互感器二次侧输出为仿照量溯源时，溯源方案如图3所示。
用高稳定度标准源输出仿照标准量，同时利用携同步采样触发的高精度仪表作为标准表，与特高压直流电流互感器现场校准装置同步采样打算偏差，进而对现场校准装置溯源。
标准表利用Agilkent 3458A，其24h精度达到了0.6×106[13]，完备知足标准表的哀求。

图3 仿照量二次输出溯源方案示意图

4.2 特高压直流电流互感器二次侧输出为数字量时溯源方案

针对二次输出为数字量的电流互感器，溯源方案如图4所示。
高稳定度标准源输出数字量，利用两台携同步采样触发的高精度仪表作为标准表进行采样后，一台将丈量值直接参与偏差打算，另一台将丈量值转换成数字信息后发送给特高压直流电流互感器现场校准装置，由其解析后输出丈量值参与偏差打算，进而对现场校准装置溯源。
标准表同样利用Agilkent 3458A，其可通过同步时钟源进行同步采样触发。

图4 数字量二次输出溯源方案示意图

现场校准装置主机由仿照量输入接口、数字量输入接口、射频通信模块、AD采样电路、协议库模块、北斗/GPS卫星同步模块、DSP、TFT液晶显示模块、人机交互模块等组成。
分机同样设计仿照量输入接口、数字量输入接口、射频通信模块、AD采样电路、协议库模块、北斗/GPS卫星同步模块、DSP组成。
事理构造如图5所示。

图5 现场校准装置主分机设计方案示意图

1）射频通信模块采取TI公司最新的CC110L芯片，该芯片事情在433MHz免费ISM频段，现场校准装置分机通过该模块将编码处理后的被检电流互感器二次旗子暗记发送给现场校准装置主机剖析偏差。

2）主/分机都利用AD7608芯片，对二次仿照旗子暗记进行采样，该芯片能以200K次/s的速率进行采样。

3）本设计中需兼容IEC 61850协议和各个厂家的私有协议，因此将协议做成协议库的办法方便扩展和调用。

4）北斗/GPS卫星同步模块采取中科微第四代AT6558芯片，支持北斗卫星、GPS等6种卫星导航定位系统，采取2.7～3.6V电源供电，授时精度小于30ns。
现场校准装置可通过该芯片同步主/分机采取韶光。

5）DSP利用ASDP609双核芯片，每核事情频率最高可达500MHz，并内置148KB的L1SRAM存储器，为装置供应信息处理保障。

6）现场校准装置主机利用TFT液晶显示，供应高分辨率的清晰彩色显示界面，可进行触摸输入，操作便捷。

本文设计的现场校准装置的准确度等级为0.05级，为考验文中设计的现场校准装置的现场利用性能，选取了北京博电的PDC4000A高精度直流试验装置作为高精度直流电流源，可输出0～4000A直流电流；选取RITZ Messwandler公司的OSKF-G- 72零磁通直流电流互感器作为被校互感器，准确度等级为0.2S级，额定电流为3000A；选取北京博电公司的标准直流电流互感器作为标准互感器，准确度等级为0.001级，进行现场校准试验。
现场校准接线如图2所示，检测结果见表1，记录了升流和降流过程中校验点偏差情形。

表1 互感器偏差

打算偏差时，用被校互感器二次侧输出电压Us乘以其额定变比Kra与标准互感器一次电流Ip之差除以标准互感器一次电流值Ip[9]，打算公式为

式1

0.2S级互感器偏差许可范围见表2。

表2 偏差许可范围

升降变差许可范围：升降变差不超过其偏差限定的1/5[10-11]，文中被校互感器为准确度等级为0.2S级，以是变差不得超过0.04%。

综上所述，被校电流互感器准确度符合0.2S级标准。

针对特高压直流电流互感器投运期间无法进行校准试验的问题，本文设计了一套基于北斗同步技能的现场校准装置。
该装置的设计能够有效办理直流电流互感器的现场校准问题，为直流输电系统的安全、稳定、经济运行供应保障。