智能變電站測量技術(shù)淺析

國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 趙思宇 郭定海

1 引言

智能變電站是構(gòu)成智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)研究工程應(yīng)用技術(shù)等已經(jīng)成為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要課題。智能電網(wǎng)需要六個方面的支持，一是靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，二是高度開放的通信系統(tǒng)，三是傳感技術(shù)和測量技術(shù)的支持，四是智能化的電力電子設(shè)備及儲能技術(shù)的應(yīng)用，五是在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)，六是智能專家系統(tǒng)的研制[1]。這其中以電子式互感器及合并單元作為智能變電站的關(guān)鍵設(shè)備。隨著數(shù)字化時代的來臨，智能變電站的發(fā)展成為必然的趨勢，電子式互感器的研究將會更加深入。

2 智能變電站量測技術(shù)介紹

2.1 電網(wǎng)測量技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能變電站對所有設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)集約控制，主要是由于合并單元的作用，通過數(shù)字通信，站控系統(tǒng)實現(xiàn)全站智能化[2]。通過合并單元，能夠從電子式互感器精確地獲取數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 電子式互感器的分類

根據(jù)原理可以將電子式互感器分為無源式和有源式兩種。無源電子式互感器高壓側(cè)傳感頭部分不需要供電電源，而有源式需要。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

無源電子式互感器傳感頭部分含有復(fù)雜的光學系統(tǒng)，不夠穩(wěn)定，且受環(huán)境因素影響嚴重，這是制約其發(fā)展的一個因素，但其傳感頭無需供電電源，整個系統(tǒng)相比較而言線性度也較好。無源電子式互感器測量電壓值主要是利用了電容分壓器以及電阻分壓器[3]。當前的智能變電站常用的測量系統(tǒng)主要有兩種，一種是電子式互感器結(jié)合合并單元，一種是傳統(tǒng)互感器結(jié)合合并單元。

圖2 電子式互感器數(shù)字接口合并單元的框圖智能量測系統(tǒng)的校驗原理

2.3 合并單元的介紹

合并單元同步采集多路電壓電流信號后按統(tǒng)一標準發(fā)送給測控設(shè)備。其原理如圖2所示。EVTa表示A相電子式電壓互感器，ECTa表示A相電子式電流互感器，SC表示二次轉(zhuǎn)換器。合并單元的功能模塊第一個是同步功能模塊，主要起到同步的作用。第二個是多路數(shù)據(jù)采集處理功能模塊，可以將同一時刻不同協(xié)議的三相電流電壓傳感器的多組信號值轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)幀。第三個是數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，作用是將采集的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給測量裝置。

在線檢驗系統(tǒng)分為三個部分，包括標準通道，被校驗通道，以及校驗平臺。被校驗的電流互感器以及標準電流互感器的輸出分別通過各自的通道輸出到校驗平臺。教研平臺同時得到兩列對比信號，通過計算幅值和相位的誤差來進行校驗。現(xiàn)場的電子式電流互感器校驗和電子式電壓互感器的校驗是一樣的，采用采集比較法進行，通過升壓器使得測量值變大，施加電壓后在電子式互感器的采集口采集數(shù)字量，再通過合并單元采用同一時鐘同步，對比誤差進行校驗。

3 電子式互感器諧波分析

由于現(xiàn)場的電磁干擾比較嚴重，將會對一次電流測量造成干擾，主要表現(xiàn)為簡諧波成分多，甚至可能會引起頻率波動等現(xiàn)象。同時這也會對傅里葉變換的結(jié)果造成一些影響[4]。要想準確獲取傳感頭輸出信號的基頻參數(shù)則必須進行算法上的改進。

3.1 加窗FFT插值算法

傳統(tǒng)的單峰譜線修正算法能夠在一定程度上進行補償，但是當選擇解析式是復(fù)雜的窗函數(shù)時，結(jié)果將會較大地偏離真實值。因此在插值法的基礎(chǔ)上有學者提出雙峰譜線修正算法，通過兩根譜線的加權(quán)平均來修正幅值[5]，該方法利用距諧波頻點最近的兩個離散頻譜幅值估計出待求諧波幅值，同時利用多項式逼近的方式獲得修正計算公式。

3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波分析

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖3所示。文獻[6]是基于三角基函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可以獲得電力系統(tǒng)的基波頻率及各次諧波的幅值和相位，該方法不事先采用加窗的FFT插值算法，其直接運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算基波及各次諧波的幅值和相位。

圖3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖

4 結(jié)束語

本文重點對智能電網(wǎng)中的智能體系進行了介紹，對電子式互感器的現(xiàn)場校驗及校驗中的諧波分析進行了研究，并提出了解決復(fù)雜諧波的方法。今后的重點研究方向應(yīng)該是合并單元的設(shè)計，檢定技術(shù)的研究以及智能算法的探索。