高压带电显示器传感器作为双电源电压采样信号的探讨*

张从柱,楼 平,刘 航,曹建伟

(1.国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000;2.华北电力大学电力工程系,北京 102206）

高压带电显示器传感器作为双电源电压采样信号的探讨*

张从柱1,楼 平1,刘 航2,曹建伟1

(1.国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000;2.华北电力大学电力工程系,北京 102206）

针对“三双”电网实施过程中为节省资源,利用高压带电显示器传感器作为双电源电压采样信号的问题,通过理论计算、工程实际经验以及配电网今后的发展趋势,阐述了高压带电显示器传感器作为双电源电压采样信号的不足和缺陷,给出了建议采用的方式和措施.

“三双”;双电源;带电显示器传感器;采样信号

“三双”配电网因能大幅度提高配电网的可靠性而受到电网公司的青睐,目前电网公司也在积极地试点和推广.配电网建设已进行多年,要全面推广和应用“三双”配电网,必然涉及对现有配电网系统的升级改造.配电网改造一般需要具备以下条件：①具备双电源的网架;②开关要具备或能加装电动操作功能;③要有电流、电压采样传感器以及开关辅助接点或具备加装条件.前两点在实现模式上基本没有什么异议,具备条件最好,不具备条件只能彻底改造;第三点在实现时比较理想的方式是本身具备或增加2路PT柜(采用不小于300 VA的PT作为电压采样和工作电源使用）,或在有可靠工作电源的前提下采用光PT或小信号PT,以及在馈线端增加采样CT,采样CT采用不小于10倍率额定电流,这样既能保证采集到一定故障范围内的故障电流,又能保证一定的采样精度.但在实际的实施过程中,很多地方用开关柜本身自带的带电显示器的电压传感器作为采样电压,用相邻低压用户的电源作为工作电源,这种方式的好处是改造简单,减少了两个PT柜,节省了空间和成本,提高了改造速度.缺点是会影响带电显示器的工作效果和寿命,也会影响采样的准确性和双电源功能的实现.

本文就高压带电显示器传感器作为双电源电压采样信号进行阐述和思考.

图1 高压带电显示装置原理图Fig. 1 High- voltage presence indicating system s princinp le diagram

1 高压带电显示器传感器的电能容量

根据DL/T538-2006高压带电显示装置技术条件的说明,高压带电显示装置是将高压带电体带电与否的信号传递到发光或音响元件上,显示或同时闭锁高压开关设备的装置,其装置包括传感器和显示器两个部件.它是用来防止对设备的误操作,因此该产品实质是使显示器发光或判断设备是否带电,附加功能是增加了高度匹配的核相器.目前市场上大部分传感器是通过抽取套在带电导体上的电容棒芯感应的部分电压作为显示或者闭锁的电源,其工作原理如图1所示.

该信号电源的容量非常小,采用常规测控装置采样不仅影响显示器的正常工作,而且实际采样数据也不准确,如原本抽取电压为85 V或110 V,经测控装置采样后电压变为大约在20 V左右,甚至没有了,很显然信号源电能容量不足.其实际电能容量究竟有多大,我们以浙江省江山江汇电气有限公司生产的DXN8B系列带电显示器为例,根据其提供的技术说明书,选取常用的12 k V电压等级,抽取电压110 V,适配电容量115(±15）皮法来计算传感器的电能容量[1],采用公式(1）来进行计算：

其中：Q为容量,VAR;C为容值,F;U为电压,V;f为频率,HZ.

将相关数据代入公式(1）得：

由上式可得实际容量只有0.000-437 VAR,容量非常小.

很显然,带电显示器装置是一个本身高度匹配的独立装置,并联接入采样装置将影响其匹配的阻抗,从而影响该装置的使用效果,同时因为其带电能容量很小,影响测控装置的实际采样.

2 工程实施实际情况

根据现场实施的效果来看,一种是安装有增强型的带电显示器装置,并接带有采样PT的测控装置,结果是带电显示器不能正常工作(起辉电压大约90 V）,测控装置的测量结果为20 V左右,而实际抽取电压为110 V;后经几次改造测控装置,主要是取消采样PT,将测控装置的输入变成高阻态,经几次提高输入阻抗,最后变成输入高阻态100 MΩ左右,测控装置的测量结果在40～50 V左右,带电显示装置起辉电压在90 V的灯泡换成起辉电压为30 V的灯泡,系统勉强能正常工作.至于系统长期处于小马拉大车的状态是否影响寿命,目前没有可靠的、权威的试验数据或运行实践来证明.另外一种是某国外装配有某无源电压带电显示装置的环网柜,其传感器电能容量可能更小,可证明的是拨开其屏蔽线周围有人走动引起电场的变化都能引起其电压的变化,采样回路已经处于高阻状态(大于100 MΩ）,虽然采样计算出来的电压值可以判断电压的有无(采样显示40 V左右）,但是带电显示器却无法正常工作(需要80 V以上才能起辉）,只能更换整个带电显示器装置,降低起辉电压才能让系统正常工作.

以上实现方式尽管让系统暂时满足运行需求,但是运行的可靠性还需要时间的检验,目前也不能实现双电源切换时核相和准确测量电压、有功、无功等功能.遇到馈线侧带有小电源时无法准确判断和比较.

3 电网发展对双电源切换的新要求

分布式电源系统是未来电网建设的热点内容之一,各种新能源的并网运行需要对电网的准确监测和实时处理.将来不仅要求能判断有电与否,还要能判断潮流方向;不仅要求能核相操作,保证设备的安全运行,还要能实现实时同期并网.

配电网的自动化、信息化和智能化是未来发展的趋势,实现对配电网的实时监测、实时分析和及时处理,进一步提高配电网的可靠性,还要实现配电网的及时隔离和重构,要实现上述目标首先要求各智能测控单元提供的数据及时、准确和丰富.

标准化建设是配电网系统建设将来的重要方向,抽象性(系统性）、技术性、连续性(继承性）、政策性等是标准化的基本特性,今后要求配电网建设按标准实施时很多不符合标准要求的系统将被重新改造,造成资源的浪费.

4 结语

在双电源建设或改造实施工程中,建立完整的信号采集系统是必要的,能为今后配电网的持续发展打下良好的基础.双电源电压信号的采集可以采用传统的比较成熟的电压互感器,既能作为电压采集信号,也能提供装置工作的电源;在工作电源有保证的地方,可以采用小型的、新型的、能支持精确采样的电压互感器,如目前最新出现的压电PT等.

[1]DXB8系列户内高压带电显示装置之电压指示器技术说明书[S].2012.

High-voltage Presence Indicating Systems Sensor as Duplicate Supply Voltage Sampled Signal Study

ZHANG Congzhu1,LOU Ping1,LIU Hang2,CAO Jianwei1
(1.Huzhou Power Company,Zhejiang Electric Power Company of the State Grid,Huzhou 313000,China; 2.Department of Power Engineering,Huabei Electrical Power University,Beijing102206,China）

Aiming to coping with the issues of utilizing the high voltage presence indicating systems sensor as duplicate supply voltage sampled signal in order to save the recourses during the implementation of“Three double”grid,the article describes the defects of this application by virtue of theatrical calculation,the practical engineering experience and the anticipation of the grid’s development in the future,accordingly proposes the feasible methods and measures of solving the problems.

“three-double”;duplicate supply;presence indicating systems sensor;sampled signal

TM835.4

A

10091734(2014）02-0036-03

2013-10-20

张从柱,工程师,研究方向：继电保护和自动化.E-mail：zhangczz@163.com