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500kV組合式光學電流、電壓傳感器

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-20  來源:中國互感器網  瀏覽次數:475
核心提示:  500kV組合式光學電流、電壓傳感器葉國雄,劉延冰,張明明,易本順,李勁,周向陽,葉其政,李偉華中科技大學,武漢430070)500kV組合式光學電流電壓傳感器原理、結構及測試結果。  0國內外發

  500kV組合式光學電流、電壓傳感器葉國雄,劉延冰,張明明,易本順,李勁,周向陽,葉其政,李偉華中科技大學,武漢430070)500kV組合式光學電流電壓傳感器原理、結構及測試結果。

  0國內外發展狀況電流互感器簡稱CT)電壓互感器簡稱FT)是電力系統中作為計量、保護不可缺少的關鍵設備,為了改變傳統的由鐵磁材料組成的CT、FT,存在的一些缺點,世界各國相繼研究采用光學原理測量電流、電壓,用光纜傳輸代替電纜傳輸,來改善互感器的性能。

  美國的五大電氣公司各自在1982年左右成立了光纖電流互感器專題研究小組,在1986~1988年實現了161kV獨立式光纖電流互感器,1987年161kV的以繼電保護為主的以及1989年5月~1992年的345kV、20-2000A、0.3級計量與保護的光纖電流互感器的掛網運行成功。

  其中最具代表性的是:1986年美國的田納西州流域電力管理局TVA)在其所屬的Chkamauga水現電力編組站安裝了第一臺單相、高電壓、光學計量用的電流互感器,可靠運行兩年多后拆除。TVA在1987年第二次安裝的光學計量系統是在其所屬的Moccassin電站完成的,與1986年相比,擴展為二相計量。經過六個多月的測量千瓦小時,全光學計量系統和傳統袖浸式電磁型)互感器系統比較,相差不到1%.此外繼電保護也是成功的。

  TVA在它所屬的Oglethorpe電站和Widow.Creek石化燃燒站之間的電力編組站安裝了第一個以光纖電流互感器為基礎的繼電保護系統,到1990年9月報導之日為止,比較的結果是令人鼓舞的。

  僅在1990年7月8日一天,光纖電流互感器系統就正確地響應了由于雷暴雨而引起的6個故障。

  用于計量和繼電保護用的345kV電站的光纖電流測量系統,并在運行四個月后,與標準CT比較,所展現出來的僅是0.4%的誤差。

  日本也于1981年起組織了五大電氣電力)公司對光纖電流互感器理論、材料、性能等進行了研究。目標是:66/!3kV,77/!3kV/的GIS應用168kV獨立式等,要求達到JGC-1201- 1985的1級、0.5級及零序保護級,以組合式為主,獨立式為輔,現已基本達到研究目標。

  日本的東京電力公司與東芝公司合作,1987年Transformer)安裝在制造廠的條件下長時間試驗,一直能很好地運行,試驗數據皆符合IEC1201標準。

  電站中,系統電壓從72.5kV到765kV,定額電流范級標準。

  1995年,法國通用電氣阿爾斯通輸配電部CECALSTHOMT9D)的產品目錄上列出765kV超高壓獨立及組合式0CT、0PT,精度達到0.15級。

  1996年,日本日立公司電力工業系統研究開發小組,使用了塊狀玻璃OCT,用于400MW抽水蓄能電站,額定電流8000A. LTD研制出用于6.6kV傳輸線諧波分析的OCT、OPT.我國OCT、OVT的研究始于七十年代,以1982年在上海召開的激光工業應用座談會“為起步,主要研究單位有電子部26所和34所、清華大學、電力科學研究院、陜西電力局中心試驗所、上海互感器廠、北方交通大學、華中科技大學原華中理工大學)等,其中研究絕大部分僅限于兩個0CT放于絕緣體上,一個用于計量,一個用于保護,兩個電壓傳感頭置于絕緣體頂部上法蘭盤下,其位置對測量電壓的獲取是一個關鍵。

  光纖絕緣支撐體分內外兩層,內層為有光纖穿過的、外壓硅橡膠傘群的光纖復合絕緣子,光纖復合絕緣子是為了避免由于引入光纖可能形成的閃絡。外層為4節絕緣瓷套構成,充分考慮絕緣、耐壓及局放要求。

  光纜將采集到的電流、電壓信息傳輸到控制室,由8根多膜光纖組合而成并帶鎧甲。

  數據處理系統由模擬電路、光電探測器、放大、濾波及DSP數字信號處理及PC機組成,完成被測量的計量顯示及保護功能。

  于同一絕緣體中,完成導線電流與電壓的同時測量,其優點是便于功率、能量的計算,更重要的是減少變電站占地面積,降低成本。

  相似,主要為:溫度所產生的應力,使0CT傳感頭內引入雙折射,將使測量靈敏度下降,并使測量不穩定。溫度變化也將引起0VT傳感頭產生附加雙折射,使測量誤差加大。

  由于是電場測量方式,0VT傳感頭放置位置將影響電壓信號獲取,必須尋找恰當的位置,使電場與電壓成正比,還要克服臨近相電場及地電位的影響。

  我們對第一個問題的解決方法是:0CT、0VT均采用雙光路,將檢偏器輸出的o、e光同時進入PIN,光電轉換后兩信號相反,在數據處理中使兩信號相減,從而可克服一些雙折射的影響。此外在結構上、工藝上使0MU-500溫度場分布合理,減少溫度梯度的變化,使0CT、0VT較穩定。用試驗及計算方法尋找0VT傳感頭恰當的放置位置。0MU組合式的電壓信號獲取系統:采用無分壓器的基本結構,電壓傳感器放置于頂部,與高壓帶電導體緊密相連,這樣可獲得較高靈敏度和線性度的信號;絕緣體熱脹冷縮引起的電場誤差可降到最低;地電位環境的變化控制到最小,臨近電場的影響在軟件中修正。

  2測試結果0MU-500經電力工業部電氣設備質量檢驗測試中心檢測,按國家標準進行了耐壓、局放、沖擊耐壓、誤差、動熱穩定、電磁兼容等項試驗,已達到國家標準,性能指標如表1.表10MU-500性能指標耐壓操作正操作15次1175kV局放爬距比誤差電流電壓動熱穩定電磁兼容十項全部為A級,對其他設備無干擾動態響應上升時間:20s結論0MU-500采用光學原理在電站中進行計量與保護可靠性高;電流、電壓的測量組合在一個絕緣體內,可減少電站面積,在某些場合很有優點;一次傳送字節數為4!+6,本廠有36塊表,則一次傳送字節數為150;校驗和占兩個字節,值為!個電度表各字節值的和,存入一個未占用寄存器D中即可,用一個D存校驗和可用于遠多于40塊表值情況,校驗和計算由程序中CCD指令實現。

  2.4.3程序設計下面程序見)完成初始化工作:M8002在的值,即設定通訊參數,同時將M8161復位,M8161決定8bit還是16bit操作模式,M8161=0表示16bit操作模式,即一個D存放兩個字符。

  參數初始化程序下面程序見)完成數據校驗和數據傳送:M8000在PLC運行時一直閉合,閉合后把從D202‘D273的144個字節36x4)校驗和存入D274;RS指令表示傳送的首地址為D200,K150表示一次傳送的數據總字節數為150,D350表示接收數據首地址D350是可任意取的,只要程序未占用即可),K0表示接收字節數為0,即不接收數據本程序中不需接收數據)采用定時上傳一次的辦法,每次按上述數據格式傳送一次,程序中2分鐘上傳一次,T0為0.1s定時器,可改K值改變傳送數據間隔;每隔2分鐘觸發一次M8122,送出一次數據,M8122為數傳送標識,M8122=1則開始發送數據,一旦發送完畢將自動復位,等待下一次觸發。

  一― 3結束語本裝置要實質性投入運行,關鍵還在于監控系統LCU或上位機)應有一個數據接收通訊程序,完成數據的接收和處理工作,從而實現電度采集的自動化,這樣本方案的目的也就達到。實際運行證明,本裝置具有很好的采集精度,且運行穩定,采用這種方案是行之有效的。

 
 
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