0 引言

    在電力系統(tǒng)中一般通過電壓互感器(Potential Transformer,，PT)來進行電能計量。在PT二次回路中通常接有電能表,、繼電器,、變送器、補償器等負載,，中間可能還有多種觸點（隔離刀閘、空氣開關(guān)等）,、熔斷絲以及連接回路的線纜,，當回路電流流過這些環(huán)節(jié)時，都會產(chǎn)生一定的壓降,，此即為PT的二次回路壓降,。由于二次回路壓降的存在，使得電能表接線端的電壓不等于電壓互感器二次輸出端的電壓,，因此產(chǎn)生了由二次回路壓降引起的電能計量誤差,。這一誤差比起PT及電能表本身引起的誤差，在電能計量的綜合誤差中可能占有更大的比例,。為了保證供電部門和用戶的利益,，必須對PT的二次回路壓降定期進行準確測試和校驗。在“電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程DL448-2000”中對PT二次回路壓降有明確的規(guī)定,。對于Ⅰ,、Ⅱ類計費電能計量裝置，PT的二次壓降不大于額定二次電壓的0.2%,，其他計量裝置不應大于額定二次電壓的0.5%,。該誤差是指總合成誤差，包括了比差和角差,，因此二次回路壓降測試儀器必須同時測量電壓的大小和相位,，然后通過向量運算得出誤差值^[1]。

    PT二次壓降的測試方法有有線測試法和無線測試法二種^[1-2]。有線測試法是傳統(tǒng)的基本方法,，它是把PT側(cè)電壓及電能表側(cè)電壓同時通過導線引入PT二次壓降測試儀,，用測差法測出回路的壓降誤差。它的最大缺點就是在測試時要臨時鋪設測試線纜,，不僅勞動強度大,，并且是帶電操作，有安全隱患,。為了克服有線法的不足,，提出了無線測試新方法，避免架設線纜的麻煩,，如圖1所示,。無線測試儀包含兩臺測試裝置（主機和從機），它是在PT二次端及電能表端分別測量出各自的電壓的大小及相位,，測試命令和數(shù)據(jù)通過無線通信方式傳送,，然后主機通過數(shù)值處理得出回路的壓降。無線法是發(fā)展新方向,，其關(guān)鍵技術(shù)是主從機的采集性能的一致性,，即獨立測量的高精度和同步^[1-2]。該文重點研究同步問題,。

1 同步技術(shù)

    在分布式系統(tǒng)中,，各獨立單元（裝置）之間的同步協(xié)調(diào)是關(guān)鍵技術(shù)之一。通常采用同步信號的方式來實現(xiàn)同步,，同步信號可以采取多種多樣的形式^[3-5],。同步信號可以從系統(tǒng)內(nèi)部提供，也可以采用外部參照信號（例如全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System,，GPS）信號）,。基于GPS同步技術(shù)的PT二次壓降的無線測試裝置已經(jīng)比較成熟^[6],，但GPS同步信號具有相當大的局限性,。例如在地下室或某些地形限制的變電站里無法得到正常的GPS同步信號，也就無法實現(xiàn)主從機的同步,。以下主要介紹基于局域信號同步的電流信號同步方式,。

    基于電流同步方式以單相回路來說明，實施的方案如圖2所示,。在回路的PT側(cè)ab和表計側(cè)a′b′各設置一個電流取樣頭CT和CT′,，把二次回路電流轉(zhuǎn)換成相應的電壓V和V′。然后將V和V′分別做適當放大,，利用過零比較器對其進行過“0”檢測,，產(chǎn)生的過“0”信號即可作為二側(cè)測試系統(tǒng)的同步源信號,。

1.1 測試啟動的同步

    為了保證PT側(cè)和表計側(cè)把同一個電流周期的過“0”信號作為同步信號，在主從測試裝置均作好準備后,，先讓從機處于等待命令狀態(tài),。在主機得到電流過“0”信號后，向副機通過電力線載波發(fā)出準備測試命令,，這聯(lián)絡時間遠小于電流的周期,，至此主從機都處于準備啟動測試狀態(tài)。在下一個電流過“0”信號到來時,，主從機同時開始測試,，實現(xiàn)了啟動測試的同步。

1.2 整電流周期測試的同步

    由于電網(wǎng)的頻率不是固定的,，而是在一定范圍內(nèi)相對緩慢地變化的,，所以要保證整電流周期的同步采集數(shù)據(jù)，還必須完成處理器對頻率的測試和測試時間步長的自動修正,。頻率的測量只要利用處理系統(tǒng)的高頻脈沖和計數(shù)器結(jié)合電流過“0”信號很容實現(xiàn)高精度的測量,，關(guān)鍵是步長的修正或采集點數(shù)量的修正。這里主要介紹步長的修正,。

    測出的電流周期T是高速脈沖數(shù),，所以在固定采樣點數(shù)為N時，采樣步長L應為T/N,，也是高速脈沖數(shù),。但它一般不是整數(shù)，而控制采樣必須是整數(shù),，因此有離散化的要求。如果將其作四舍五入的簡單處理,，步長可能產(chǎn)生±0.5個脈沖周期的誤差,，整個電流周期可能產(chǎn)生±0.5N個脈沖誤差，無法滿足測量準確度的要求,，需要適當?shù)姆椒ㄟM行修正,，合理處理計算出步長的小數(shù)部分。由于處理器功能強大,，修正的方式也有很多,，比較有效的方法是把計算所得的步長的整數(shù)部分作為基本步長，然后隨著采樣的進行對小數(shù)部分做積分,，用積分值的取整值0或1來對下一步長進行進行修正,，就可以達到理想的不超過1個脈沖周期采集定時效果。

    通過采集啟動的同步和采集步長的修正,，可以實現(xiàn)主從機對整周期的同步采集,。這里,，處理器的定時計數(shù)器采用上升沿觸發(fā)方式效果最佳。

2 基于電流同步的PT二次壓降無線測試系統(tǒng)

    采用以上介紹的同步技術(shù)的基于電流同步且整周期多點采樣的PT二次壓降無線測試系統(tǒng)組成框圖如圖3所示^[7],。在實用上,，由于GPS的同步性能優(yōu)異，在測試過程中如果有GPS的場合優(yōu)選基于GPS的方式^[6],。把兩者組合成一體的PT二次壓降無線測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，如圖4所示。相應的軟件架構(gòu)如圖5所示,。

3 結(jié)束語

    本文將多年相關(guān)浙江電力公司科技攻關(guān)項目中的基于電流同步關(guān)鍵技術(shù)進行了總結(jié),。基于提供方案的新型PT二次回路壓降測試儀樣機的性能指標能夠滿足國標的要求^[7],，由于使用的方便性,，將易于在行業(yè)內(nèi)迅速推廣。其中的同步源信號產(chǎn)生,、整周期多點同步采集方法,，對類似的分布式系統(tǒng)設計、開發(fā)有參考價值,。

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作者信息:

陳國強1,，朱重冶2

（1.杭州職業(yè)技術(shù)學院,，浙江 杭州310018；2.寧波三維電測設備有限公司,，浙江 寧波315032）