關于光學電壓互感器OVT的試驗方法研究

王璐++王月強++張金榮++張慧華

摘 要：本文主要從光學互感器的工作原理、結構特點等入手，根據其主要的技術指標逐一說明其試驗項目、方法、標準以及周期，旨在更全面開展設備驗收工作，保障運行可靠。文章最后對光學電壓互感器在運維中的經驗加以介紹。

關鍵詞：光學；電壓互感器；試驗

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0155-03

隨著公司首批智能變電站的落成，與傳統互感器原理完全不同的光學電壓互感器（OVT）將投入實際運行。但在即將開展的交接試驗過程中發現，目前并未有相關試驗規程可以套用（傳統的電磁式VT試驗方法完全不法適用于光學VT設備，同時對光學VT的各項性能指標沒有相關的判斷標準）導致在現場交接過程中對該光學互感器的各項電氣性能無法做到有效把控。隨著智能變電站的不斷推廣，光學互感器的投入量也將不斷增加，如何更好整合國內現有運行經驗，更快掌握相關核心技術顯得尤為必要。

光學電壓互感器目前國外主要有ABB公司著力研究的逆壓電效應型OVT和NxtPhase公司著力研究的泡克爾斯效應型OVT，國內目前正處于產品研究狀態。國內類似設備的運行經驗較少，文獻中關于實際運行中的規程及經驗總結性內容幾乎沒有，配套的檢定方法、標準、設計規程都相對模糊。

借鑒最近幾座國內新投運智能變電站的調試經驗，發現號稱出廠時全部合格的電壓互感器有部分存在比較嚴重的幅值、相位超差現象，后經過現場升流、加壓實驗，對互感器參數進行重新調校后才滿足運行要求。在投運時，發現有一相電子式PT在啟動時一次傳感頭損壞，需要重新更換。投運一段時間以后，又發現全站的合并單元存在采樣值丟點的問題，需要重新升級程序。因而在目前技術仍待完善的前提下，掌握相關試驗技術及方法顯得尤為重要。

1 光學電壓互感器工作原理及結構特點

1.1 光學電壓互感器基本原理

光學電壓互感器作為一種電子式電壓互感器，采用電光效應代替傳統互感器的電磁感應原理，通過雙偏振光路測量及高壓等勢腔等技術，實現高壓一次電壓非接觸光學準確測量。

1.2 光學電壓互感器基本結構

光電壓互感器OVT的傳感單位可直接利用GIS罐體，實現零電位安裝，不需要獨立的罐體，可大幅度減少尺寸、降低成本，并具有突出的絕緣優勢，測量準確度可以達到0.2/3P。不需要分壓直接實現非接觸高壓電場測量，具有優異的暫態特性，測量帶寬一般可達10kHz。

光電壓互感器的高、低壓側通過傳感光纖連接，無電磁能量傳遞，從根本上實現高壓光電隔離，解決傳統互感器爆炸、鐵磁諧振、傳統電磁CT二次開路、傳統電磁PT二次短路、傳統電磁CT動熱穩定等危險。

同時，OVT一般均具有自檢功能，可以避免了由于互感器自身故障引起保護誤動作。全自檢功能能夠提供設備在線監測功能，通過數字通信接口，將互感器的運行狀況如光源強度、光纖通道狀況、光電單元功耗、系統溫度等參數發送到后臺，實現報警和日志查詢功能。

2 光學電壓互感器調試及測試技術

光學互感器現場驗收項目歸納為如下：

（1）準確度試驗；（2）極性試驗；（3）外觀檢驗；（4）絕緣電阻試驗；（5）工頻耐壓試驗（與一次設備的試驗同時進行）。

現場主要測試設備和工具包括如下：

（1）調壓器；（2）標準互感器；（3）電子式互感器校驗裝置（包括安裝有校驗軟件的計算機）；（4）兆歐表（5）耐壓測試儀。

下面將逐一介紹各類試驗項目的試驗方法。

2.1 準確度的試驗方案

電子式互感器現場安裝調試完成后，需根據準確度試驗測試結果進行準確度修正，修正完成后再進行準確度試驗驗證。圖1為電子互感器數字輸出校驗系統框圖。電子式互感器與傳統標準互感器通過電子式互感器校驗儀比較，判斷二者偏差值來對準確度進行校驗。

電子式電壓互感器的誤差允許值具體標準見圖2所示。

校驗時的接線圖如圖3所示。具體說明：

（1）A、X為電壓互感器一次的對應端子；（2）a、x為電壓互感器二次的對應端子；（3）T0、K0為電子式互感器校驗儀上的標準器接口；（4）Rx為電子式互感器校驗儀上的被試品數字量接口。

注意：用于計量及保護的電子式電壓互感器，數字量輸出的數據報文中的每個電壓通道應進行校驗。作一般測量用0.2級及以下的電子式電壓互感器，每個測量點誤差測一次（電壓上升），作測量用0.1級電子式電壓互感器，每個測量點誤差測兩次（電壓上升和下降），并取其平均值作為測量誤差。測量用電壓互感器，應測量其在100%額定一次電壓下的標準偏差。

圖4為電子式互感器校驗裝置典型樣機，下面介紹裝置面板接線。

（1）裝置前面板接線說明：四個USB接口：可外接鍵盤、鼠標等設備；5A輸入端子：接入標準電流互感器輸出的電流信號；100V輸入端子：接入標準電壓互感器輸出的電壓信號，適用于100√3V、100/3V以及100V；UXA輸入端：接入模擬輸出電子互感器的輸出信號；SYN輸出端：輸出同步秒脈沖；UxD輸入端：接入合并單元的輸出信號。

（2）裝置背面板接線說明：“IN”端口是ST光纖輸入端口，用于接收秒脈沖外部同步輸入信號?！癘UT”端口BNC輸出端子，用于輸出秒脈沖同步輸入信號，與前面板SYN輸出端同步，在需要電信號同步的情況下使用?！懊}寬”端口是校驗儀內部同步秒脈沖的脈寬調節端口。同步輸入輸出切換開關，在使用外部秒脈沖同步時撥向“IN”端口，使用校驗儀內部同步秒脈沖時撥向“OUT”端口。

電子式互感器數字輸出校驗裝置的常見軟件界面如圖5所示，常見的軟件功能和操作說明介紹如下：

（1）測試次數：選擇進行測試校驗的次數。圖中輸入的測試次數為10，系統開始測試后自動運行10次測試并顯示出測試結果，如果需要連續測試數據，則在此輸入負數（如-1）即可，由于被檢電子互感器數字輸出需要外接秒脈沖同步，校驗系統也具有相應的秒脈沖同步輸入接口，每收到一個秒脈沖同步信號顯示比對數據一次。（2）Samples（采樣點數）：選擇每次比對數據的采樣點數。如輸入800，則每次比對數據時，校驗系統將接收到的前800個數據進行校驗。（3）采樣率：選擇數據采集卡的采樣速率，即每秒種的采樣數。此數據根據被檢電子互感器合并單元的采樣率設定，如被檢產品的采樣率為4k，則此處輸入為4k采樣率，常用的值有4k和10k。（4）Scp（比例因子）：選擇電子互感器數字量輸出的額定值，默認值11585。根據電子式互感器標準要求，數字量輸出的額定值有幾種選擇，對OCT的測量輸出和OVT是2D41H（十進制11585），對OCT的保護輸出是01CFH（十進制463）（range-flag=0）或00E7 H（十進制231）（range-flag=1）。對應于被檢產品的數字量額定輸出，此處填寫相應的十進制數據。（5）Scp cor Out：選擇數字量額定輸出時的計算電壓值如輸入4，則表明數字量輸出額定值時，軟件計算時將其等效于4V模擬信號。實際上，這個值的設定是為了被校變比易于理解，即這里的4對應于被校變比分號后面的值4。（6）互感器類別：選擇互感器的類型：“ECT或不接地EVT”和“接地EVT”。根據被測產品的類型，選擇此開關選項。（7）標準變比：對于EVT，額定一次電壓經過轉換后的輸出電壓為2V（非有效接地）或2√3V（有效接地）。例如，對于110/3kV產品，則填寫110000：2。同時，互感器類別設為接地EVT。（8）被校變比：默認值1000：4。這里分號前的值與標準變比的分號前一致，分號后的值與Scp cor Out一致。（9）ChannelA：選擇被檢電子互感器的輸出通道DataChannel1～12。（10）ChannelB：選擇標準信號的輸出通道。（11）路徑：選擇測試數據波形和比對結果的保存路徑。（12）保存方式：選擇測試結果為自動或手動。（13）保存波形：選擇是否保存波形。（14）保存：在手動方式保存數據時，單擊此按鈕，即可保存測試數據。（15）初始化：進行測試前，單擊此按鈕，程序初始化設置的參數。（16）開始測試：單擊此按鈕，程序開始測試。（17）恢復波形：將已經保存的測試數據重新顯示波形和比對結果。（18）退出：單擊此按鈕，退出運行界面。

具體參數設置示例：

電子電壓互感器額定一次電壓110√3kV，數字量輸出的額定值11585。則Scp（比例因子）設置為11585，Scp cor Out設置為2，互感器類別選擇“接地EVT”，標準變比設置為110000：2，被校變比設置為110000：2。

如測試結果不滿足規程要求，應立即要求廠家對OVT及相關合并單元進行復測并消除誤差。

2.2 極性的試驗方案

對電子式電壓互感器一次繞組通以直流電壓如圖6所示，通過檢驗電子式互感器輸出的波形來實現極性檢查。

2.3 工頻耐壓試驗

按圖7所示標準開展，一般接于母線后與母線同時進行試驗。

2.4 絕緣電阻試驗

測量絕緣電阻應使用2.5kV兆歐表，測量電子式互感器一次對地以及對信號輸出端的絕緣電阻應大于500MΩ。

2.5 外觀檢查

如有下列缺陷之一者，需修復后才予以校驗：

（1）沒有銘牌或銘牌中缺少必要的標記；（2）接線端鈕缺少、損壞或無標記；（3）電壓互感器沒有極性標記；（4）多變比互感器在銘牌或面板上未標有不同變比的接線方式；（5）嚴重影響校驗工作進行的其它缺陷。

2.6 校驗周期標準

作測量用的電子式電壓互感器，可根據技術性能、使用的環境條件和頻繁程度等因素，確定其校驗周期。新投運的電子式互感器校驗周期為1年。電子式互感器在接續的兩次校驗中，其誤差的變化，不得大于其基本誤差限值的2/3。在連續的兩個校驗周期內，其誤差的變化不大于其基本誤差限值1/2的電子式互感器，可適當放寬校驗周期，一般為2年。

3 光學電壓互感器運維注意事項

3.1 光學互感器常規巡視注意事項

（1）檢查設備外觀無損傷、無閃絡、本體及附件無異常發熱、無銹蝕、無異響、無異味。各引線無脫落、接地良好。（2）采集器無告警、無積塵，光纜無脫落，箱內無進水、無潮濕、無過熱等現象。（3）有源式電子互感器應重點檢查供電電源工作無明顯異常。

3.2 光學互感器例行試驗注意事項

（1）電子互感器投運一年后應進行停電試驗。停電試驗項目及標準應符合制造廠有關規定和要求。（2）電子互感器檢修維護應同時兼顧合并單元、交換機、測控裝置、系統通信等相關二次系統設備的校驗。（3）電子互感器檢修維護時，應做好與其相關聯保護測控設備的安全措施。（4）電子式電壓互感器在進行工頻耐壓試驗時，應防止內部電子元器件損壞。

3.3 光學互感器故障處理注意事項

電子互感器（采集單元）在處理時應退出對應的保護裝置的出口軟壓板。常見故障如下：

（1）光電子器件失效：更換光電模塊，并在更換后完成光學電子式互感器準確度和極性驗證；（2）電源模塊失效：更換電源模塊。（3）通信接口故障：更換通信接口和通信光纖；（4）連接保偏光纖故障：重新熔接保偏光纖。

4 結語

本文主要從光學互感器的工作原理、結構特點等入手，重點介紹了光學電壓互感器的調試及測試技術，其中準確度的試驗方法是常規電磁型電壓互感器所不具備的，尤其值得關注。此外，在巡視和維護中，由于該類型設備投運時間總體不長，經驗積累有限，因而也應注意及時總結。