复合变比电流互感器智能转换计量装置在智能电网中的应用

贾金书 、吕磊磊、贾磊、王玉华

山东浩特电气有限公司

摘要：本文针对复合变比电流互感器智能转换装置在实际电网应用中应如何选择倍率、使用中应特别注意的事项进行细致的分析。

关键字：复合变比电流互感器 智能转换计量装置 倍率选择 智能电网

概述：随着国家经济的发展，电力电网的智能化也迫在眉睫，2010年1月12日，国家电网公司制定了《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》，以加快国家智能电网的建设步伐，这就使得电力电网对电力计量装置的要求也逐步趋向于自动化、信息化、互动化；自动化是坚强智能电网的重要实现手段，依靠先进的自动控制策略，实现电网运行控制自动化水平的全面提高和管理水平的全面提升。

1、计量用电流互感器现状

一般的计量用单变比电流互感器都运行在其一次额定电流的20%～120%（S级互感器误差范围5%-120%）的范围内，当电流超出额定的误差范围时，由于电流互感器的计量范围不够宽因此无法满足计量精度要求；导致在低负荷或超负荷时计量失准造成的漏计量。图1所示为某工厂一天用电示意图，该工厂上班时间与下班后用电负荷变化非常大，当变化范围超出互感器的误差范围时就会导致漏计量。现在有的电力管理部门也在使用带抽头的多变比电流互感器，但其在转换变比时，需要停电、重新接线等一系列的人工操作，这就会给用电客户带来不便和经济损失，同时电力部门也需要大量的时间和人力。复合变比电流互感器智能转换计量装置（以下称智能转换计量装置），可在线检测电流大小，自动转换大小变比，同时同一倍率计量，实现了复合变比电流互感器在转换变比时的自动化。解决因为低负荷及超负荷用电时产生的漏计量问题，增加了电力计量的精度和准确性。

                               
图 1 某工厂一天用电示意图

2、复合变比电流互感器自动转换计量装置的结构与原理

一、智能转换计量装置结构

智能转换计量装置由电流采样电路、识别分析电路、控制电路、变比切换电路构成。采样电路主要负责检测互感器二次输出电流大小，将已获取的电流信号送入识别分析电路，根据分析结果输送给控制转换电路并发出切换指令,从而控制复合变比电流互感器在小变比或大变比运行,同时将大小变比调整到同一倍率输入到电能表计量（如图2所示）；智能转换装置的电源由PT输出的100V或220V提供，由于采用低功耗电子元器件，使得整个智能转换装置的功耗非常小。

图 2 智能转换装置结构原理图

二、智能转换计量装置的原理

首先智能转换计量装置可以实时的检测从复合变比电流互感器输出的二次电流信号，并将线路电流的变化状况传输到识别分析电路，然后由分析电路比较分析当前线路电流的大小及变化趋势，同时根据比较结果通过控制电路自动转换复合变比互感器的大小变比。例如：当前互感器运行在小变比并且线路电流在上升，当线路电流上升到超出小变比额定负荷电流的100%时，智能转换计量装置就会控制互感器自动转换到大变比上运行；或者当前互感器运行大变比并且线路电流在下降，当线路电流降到大变比额定负荷电流的20%以下时，智能转换计量装置就会将互感器转换到小变比运行，而且在转换地同时，将大小变比调整到同一倍率，最后把电流数据输送给电能表进行计量。从而保证了互感器的计量精度。 

3、复合变比电流互感器及智能转换计量装置的倍率选择

工程应用中应根据电力系统的测量和计量系统的实际要求合理选择互感器类型。要求在工作电流变化范围较大情况下可选用S级的电流互感器。为保证二次电流在合适的工作范围内可采用复合变比电流互感器。

根据电流互感器所接一次负荷来确定额定一次电流，电能计量用的电流互感器，工作电流宜在额定电流的2/3以上；工作电流；

其中——电流互感器的额定电压（KV）；——电流互感器所接的一次电力负荷（KVA）；——平均功率因数，一般按=0.8计算。

为保证计量的准确度，选择互感器时应保证正常运行时的一次电流为其额定电流的80%左右。图1所示的例子中，线路一次电流为255A，互感器选择300/5A（一次电流运行在互感器额定电流的85%）。

在运行中智能转换装置会将互感器小变比统一到大变比进行计量；因此复合变比电流互感器在选择倍率时应根据以上叙述，首先计算出电力线路高负荷运行时应选择的互感器的额定一次电流，即复合变比电流互感器的大变比。在确定大变比后，再根据：低负荷一次额定电流=高负荷一次额定电流/（2-5），选择在2-5倍中与低负荷运行的电流最近的电流值，作为复合变比电流互感器小变比的额定一次电流。同时智能转换计量装置要选择与复合变比电流互感器同一倍率。

4、复合变比电流互感器智能转换计量装置使用方式及常见错误的处理

一、智能转换计量装置的使用要求：

（1）与复合变比电流互感器配合使用，接入被测线路上的电流互感器必须是复合变比型互感器；

（2）复合变比互感器的两个变比必须是2-5的整数倍关系，并配备相同倍率的智能转换计量装置；

（3）每台电流互感器配一只智能转换计量装置，三相三线的计量系统需配二只，在三相四线的计量系统需配三只。

二、智能转换计量装置接线方式：

复合变比互感器的二次出线标志中的S1（1S1/2S1）、S2（1S2）、S3（2S2）分别对应着智能转换计量装置的P1、P2、P3；智能转换计量装置的S1、S2分别对应电能表的S1和S2（如图3所示）。A、B、C相要分别相对应。

图 3 智能转换装置接线示意图

三、智能转换计量装置在使用时应注意的事项及错误接线产生的故障：

（1）正确选择电源电压（100V/220V），否则会导致智能转换计量装置不工作甚至烧毁。

（2）复合变比互感器的一次线在接线时一次电流方向必须严格按照从P1到P2的流向，P1、P2接反会导致电能表计量失准。

（3）复合变比互感器与智能转换计量装置连接时要严格按照图3所示的方式接线。接智能转换计量装置时错误接线会产生以下后果：① P1、P3反接会导致电能表计量失准。②P1、P2反接，运行在小变比时，会导致电能表计量失准；运行在大变比时会使得互感器饱和而损失电量。③P2、P3反接，运行在时计量误差增大，大变比时会出现漏计量现象。

（4）相与相间的错误接线。①相间P1错接，电能表无电流。②相间P2错接，电能表无电流。③相间P3错接，会损失大变比的电量。

5、结束语

复合变比电流互感器较之单变比电流互感器，增加至五倍的计量宽度，提高了用电过程中的计量精度；复合变比电流互感器自动转换计量装置通过在线检测电流大小，自动转换大小变比，实现了复合变比电流互感器变比自动转换，并同一倍率计量。节省时间和人力，减少用电客户的经济损失，有效的解决了低负荷、超负荷的漏计量难题。适用于用电负荷大，负荷变化大，季节性用电及老计量改造等企事业单位的用电计量。使得售电和用电交易更加公平合理。有效的提高了电网运行的控制自动化水平，为智能电网的建设做出了应有的贡献。

参考文献

[1]  刘振亚  智能电网知识读本  中国电力出版社  2010.3

[2]  DL／T 866-2004 电流互感器和电压互感器选择及计算导则

[3]  GB 1208-2006 电流互感器

[4]  白冰  三相三线有功电能表错误接线分析  中国电力出版社  2008.2