换流变铁芯接地电流在线监测数据异常原因及对策解析

换流变铁芯接地电流在线监测数据异常原因及对策解析

发表时间：2018-06-14T17:09:29.613Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：贾丙华屈清勇[导读] 摘要:随着我国电力行业的发展与人们生活质量的提升，对于电力运行的质量具有了更要的要求，电力行业为了适应时代发展的步伐，在各个项目的运行中进行了深入的研究，换流变铁芯接地电流在线监测就是电力人士多年来研究的重要课题之一。 (山东达驰电气有限公司山东菏泽 274200) 摘要:随着我国电力行业的发展与人们生活质量的提升，对于电力运行的质量具有了更要的要求，电力行业为了适应时代发展的步伐，在各个项目的运行中进行了深入的研究，换流变铁芯接地电流在线监测就是电力人士多年来研究的重要课题之一。换流变铁芯接地电流在线监测中获得的数据经常会出现一些异常的现象，笔者针对这一异常现象产生的原因进行分析，并给出了有效的改进策略，以期为国家电

网变压器铁芯接地电流在线监测装置性能检测方案提出改进意见。

关键词：换流变；铁心接地电流；检测数据异常；原因及对策在传统的变压器接地电流的巡查中，多采用人工巡查的方式，而人工巡查不但工作效率难以提高，巡查获得的信息准确率不高，不能够及时、准确地发现变压器多点接地的情况，降低了整个电力系统的运行质量。通过换流变铁芯接地电流在线监测在变压器铁芯、夹件电流检测中的应用，有效地避免了传统变压电流检测中的诸多不足，但是我国在该项目的研究中仍存在一定的不足，实际监测得到的数据存在异常现象，对此相关设计人员需要提高重视度，逐步完善设计方案，提高性能检测方案的科学合理性。 1问题分析

高岭换流站24台单相换流变在停电检修期间，安装了铁芯及夹件接地电流在线监测装置，共48台。装置安装投运后，站内运行人员在使用钳形电流表对换流变铁芯和夹件接地电流进行检测时，发现部分检测数据与在线监测数据存在较大差异。见表1和表2。

从表1和表2可以看出，部分换流变铁芯和夹件接地电流检测数据与在线监测数据相差较小，考虑到两种测量方法受到仪器性能、测量位置和电磁环境等因素的影响，属于合理范围内。但010B，011B，020B，021B，030B，040B组换流变铁芯接地电流在线监测数据，010B组换流变A相，041B组换流变A相的铁芯接地电流在线监测数据，041B组换流变B相和C相夹件接地电流在线监测数据均与钳形电流表检测数据相差较大，最大已达10余倍。因此，需要分析造成差异的原因，确定在线监测装置测量结果的真实性和有效性。

表1 表2 2现场试验及原因分析首先选择存在典型问题的030B组换流变A相和C相进行研究分析。采用霍尔传感器和交直流钳形电流表分别对030B组换流变A相和C相铁芯和夹件接地引下线的电流进行测量，结果显示铁芯和夹件接地电流中的直流分量幅值很小，忽略不计;因此，排除了直流分量对装置测量结果的影响。为了分析高次谐波对测量结果产生的影响，将在线监测装置内置的电流互感器与装置主板接口断开，采用示波器对电流互感器输出信号波形进行测量。

在测量中，将示波器设置为:X轴2ms/div，Y轴200mV/div。030B组换流变A相的铁芯接地电流含有大量高次谐波分量;采用示波器对电流波形进行频谱分析。采用同样方法分别对030B组换流变A相夹件接地电流，C相铁芯接地电流和夹件接地电流进行测量。从上述示波器电流波形测量和频谱分析结果看出，换流变铁芯和夹件接地电流除了含有基波成分外，还含有大量高次谐波，其最高频率达3kHz，且部分高次谐波分量的幅值大于基波分量幅值。对030B组换流变A相铁芯接地电流在线监测装置测量单元的原始测量数据读取时发现，装置控制器采集的256组16进制数据，大部分是0xff，这说明装置电流互感器输出端的电流信号幅值经过电流/电压转换电路，量程自动转换电路和信号调理电路后，超出了装置控制器的测量范围，进而导致装置测量结果与检测数据出现差异。电流/电压转换电路主要作用是将电流互感器输出端的电流信号转换成电压信号;量程自动转换电路主要作用是根据控制器发出的指令，自动实现切换档位，将电压输入信号幅值进行适当放大或衰减;信号调理电路主要作用是将信号幅值调至适当测量范围内，以供控制器进行采集计算。

通过对装置测量单元的工作原理和测量数据进行研究发现，装置的电流有效值最大量程为10A，而高岭换流站的换流变铁芯和夹件接地电流有效值均不大于100mA，远未达到装置的最大量程;但是装置设计的量程自动转换电路和编写的软件算法，是以电压输入信号的基波幅值作为档位切换依据，没有考虑谐波分量带来的影响;而高岭换流站高次谐波含量较大，且高次谐波的幅值也较大，与基波幅值相比，已经无法忽略。当控制器以电压输入信号基波幅值作为档位切换依据，发出放大信号指令时，电压输出信号中基波分量和高次谐波分量的幅值将同时被放大，从而造成经过信号调理电路后的电压信号幅值超出了装置控制器的测量范围，导致计算结果错误。 3整改对策

确定问题原因后，将装置量程自动转换电路的档位切换依据由电压输入信号的基波幅值改为峰值，从而使经过信号调理电路的电压信号幅值保持在控制器测量范围内;同时对装置软件算法程序重新进行了修改和调试。整改后的装置测量数据与重新检测的数据对比结果见表3和表4。表3在实际的监测中受到诸多因素的干扰，其数据结果出现异常，不具备准确性，而在线监测装置所获得的数据信息处于较为均衡的状态，表明其抗干扰能力较强。经过整改后电流监测装置在实际的应用过程中具备的优势较为突出，对于异常数据的分析能力与测量的正确率均有所提高。

表3 表4

结语：通过测试发现，换流变压器铁芯和夹件接地电流含有大量高次谐波，而且部分高次谐波的幅值较大，而普通钳形电流表由于受到高次谐波的影响，容易造成检测数据波动不稳定或者与真实结果存在差异等情况，给换流变铁芯和夹件运行情况的状态评价工作带来困难。变压器铁芯和夹件接地电流在线监测装置在采用合理的测量原理和计算方法的情况下，能够测量出变压器铁芯和夹件接地电流的真实值，可以为换流变的状态评价工作提供有效的数据支撑。

参考文献：

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