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直流OCT与FOCT的误差特性分析和比较

时间:2022-03-17 11:41:32 来源:网友投稿

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与FOCT相比,OCT在直流输电系统中的应用时间更早、数量更多,相应的现场校准和误差特性研究工作也开展的更多。此外,舟山五端柔性直流系統已带电运行,系统检修时间短、任务重。因此,本文仅对舟衢站的1台OCT、舟泗站的2台FOCT和舟洋站的4台FOCT开展现场校准。

3.1 OCT误差特性分析

被校OCT位于舟衢站负极线上,额定一次电流为500 A,输出的FT3格式测量信号通过两个分别位于控制柜A和控制柜B的合并单元输出。在每个合并单元输出的FT3数据中,均包含两组一次直流电流测量值,分别记为1通道和2通道。因此,被校OCT的一次直流电流测量值共有四组,分别记为A柜1通道、A柜2通道、B柜1通道、B柜2通道。在5%,10%,20%,30%,40%,50%,80%和100%额定电流下,分别对被校OCT的四组测量值进行校准,基本误差曲线如图6所示。

目前,各标准对直流电流互感器准确度等级的要求不尽相同。根据《GB/T 26216.1⁃2010 高压直流输电系统直流电流测量装置第1部分:电子式直流电流测量装置》,0.2级OCT在10%~100%额定电流的误差限值为0.2%。因此,被校OCT仅A柜1通道和B柜2通道满足0.2级要求。根据《GB/T 20840.8⁃2007 互感器 第8部分:电子式电流互感器》,0.2级OCT在5%额定电流下的误差限值为0.75%、在20%额定电流下的误差限值为0.35%、在100%额定电流下的误差限值为0.2%,故被校OCT的4组测量值均满足0.2级要求。根据《IEC 61869⁃14: Instrument Transformers ⁃ Part 14: Specific Requirements for DC Current Transformers》,0.2级OCT在5%额定电流下的误差限值为2%、在20%额定电流下的误差限值为0.5%、在100%额定电流下的误差限值为0.2%,因此被校OCT的4组测量值均满足0.2级要求。

从图6可以看出,被校OCT的基本误差具有比较明显的单调性,且基本误差的变化量随着一次电流的增大而减小:25~100 A,基本误差急剧变化;100~500 A,基本误差变化平缓。被校OCT基本误差的线性如表2所示。

OCT的一次传感器是分流器和空心线圈,其中测量直流电流的是分流器。分流器是一个小阻值的四端口电阻,长时间工作在大电流时,分流器会因自身发热使阻值发生变化,从而影响OCT的测量准确度[11]。因此,OCT在额定电流下的稳定性,可以反映出分流器自热效应对OCT测量准确度的影响情况。在500 A额定电流下对被校OCT的B柜1通道进行连续300次测量,每次测量间隔时间为1 s,额定电流下被校OCT的稳定性如图7所示。从图7可以看出,被校OCT的基本误差变化量小于0.02%,小于0.2级准确度等级对应误差限值的,因此,可以忽略分流器自热效应对被校OCT准确度的影响。关闭直流电流源,根据标准侧输出的信号,得到一次直流电流为-0.014 31 A。根据试品侧A柜2通道输出的信号,得到一次直流电流为0.001 25 A。可见,被校OCT几乎没有零点漂移。

3.2 FOCT误差特性分析

被校FOCT的额定电流为500 A,输出的FT3格式测量信号通过两个分别位于控制柜A和控制柜B的合并单元输出。与被校OCT不同的是,被校FOCT的每个合并单元输出的FT3数据中只包含一组一次直流电流测量值。在5%,10%,20%,30%,40%,50%,80%和100%额定电流下,对舟泗站的2台FOCT进行现场校准,每台FOCT仅校准A柜合并单元的输出信号。在10%,20%,40%,60%,80%和100%额定电流下,对舟洋站的4台FOCT进行现场校准,每台FOCT均校准A柜和B柜合并单元的输出信号,共进行了10组现场校准。

由于被校FOCT出现了大范围的超差,为了使尽可能多的测量点满足0.2级准确度要求,对被校FOCT的校准结果进行了误差修正。10组校准结果中有8组进行了误差修正,修正值最大为1.8%,最小为-0.30%。修正后的校准结果如表3所示。

在舟山柔直工程投运前,所用FOCT和OCT均经过了严格的出厂试验以及现场交接验收试验,应满足0.2级准确度要求。但经过约18个月时间的运行后,OCT仍基本满足0.2级准确度要求,而FOCT出现了较大范围的偏差,需要加修正值才能基本满足0.2级准确度的要求。可见,OCT在长期稳定性方面要优于FOCT。

通过比较表2和表3发现,50~500 A的线性,被校OCT最大为0.34%,而10组被校FOCT的校准结果中有8组超过了0.34%,最大可达到了2.06%。可见,OCT的线性度也要优于FOCT。

被校FOCT的基本误差曲线如图8所示。可以看出,FOCT的基本误差并不是单调增或单调减,而是呈S形,且随着一次电流的增大,基本误差的变化量逐渐减小。

关闭直流电流源,根据标准侧输出的信号计算出一次直流电流。再根据试品侧输出的信号解析出一次直流电流,被校FOCT的零点漂移结果如表4所示。

当电流较低时,零点漂移对FOCT测量准确度的影响大;而电流较高时,零点漂移对FOCT测量准确度的影响小。零点漂移是FOCT线性度差的一个主要原因,故FOCT适合于直流电流较大、且直流电流输出比较稳定的直流输电系统。

4 结 语

OCT和FOCT是目前直流输电系统中比较常用的两种直流电流互感器。OCT使用时间较早、使用范围更广,而FOCT具有更广阔的应用前景。由于OCT和FOCT的原理、结构不同,表现出不同的误差特性,因此对运行维护也有不同的要求:

(1) 经过约18个月时间的运行后,OCT基本还能满足相关准确度的要求,而FOCT则出现了大面积的超差情况。因此,与OCT相比FOCT的长期稳定性较差,FOCT的校准周期不宜过长。

(2) OCT的基本误差是单调变化的,而FOCT的基本误差曲线呈S形。随着电流的增大,OCT和FOCT的基本误差变化量均逐渐减小。

(3) OCT基本没有零点漂移,而FOCT有较大的零点漂移,导致低电流下的测量准确度降低。同时,零点漂移也使得FOCT的线性增大。因此,FOCT适合于直流电流较大且直流电流输出比较稳定的直流输电系统。

参考文献

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[11] 李玉洁.基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的可靠性研究[D].济南:山东大学,2015.

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