新型TV二次导线压降自动跟踪补偿器的设计【摘要】 给出一种新型TV二次导线压降补偿器的设计原理和性能，它体积小，重量轻，能自动跟踪TV二次回路电流的变化，并具有断线计时电路，其数据可作为TV二次回路断线期间未记录的用电量的估算依据。 【关键词】 TV二次导线压降 补偿器 自动跟踪 Design of A New-type Autotracking Compensator of Voltage Drop on TV Secondary Leads Abstract This paper presents a new-type compensator of voltage drop on TV secondary leads featuring smaller size, light weight and able to tracking the changes in TV secondary loop circuit, the additional open-circuit time-meter can give data for estimating the non-registered electricity due to breakage of TV secondary leads. Key words TV secondary leads voltage drop compensator autotracking 0 引言 电力系统中用于计量和保护的电压互感器(TV)二次导线通常有几十米到上百米长，二次导线电阻可达欧姆量级，二次导线压降可达几百mV甚至1 V以上，严重影响了电能计量的精度。加装TV二次导线压降补偿器可以提高计量的精度。本文介绍一种基于电流跟踪原理的三相三线式补偿器的设计和性能，此补偿器中还增加了断线计时电路，断线计时数据可作为TV二次回路故障期间少计电量的估算依据。 1 电流跟踪补偿原理 在图1(a)中，用ZA、ZB、ZC代表TV二次A、B、C三相导线的阻抗，设TV二次出口电压为   图1 TV二次导线压降和线电压补偿接线方法 对于三相三线式接法，可有相电压补偿和线电压补偿2种方法。采用相电压补偿法时，各相所需补偿电压应为：  采用线电压补偿法时仅对UAB和UCB进行补偿，接线如图1(b)所示，由式(5)、(6)可得：  即UAB所需补偿电压应为： 同理可得UCB所需补偿电压应为： 图2示采用线电压补偿法时补前和补后各电压的向量图。 图2 线电压补偿法向量图 上述分析表明补偿电压和各相电流成正比，只要对TV二次各相电流取样并作适当的放大和移相，即可形成所需的补偿电压。放大的倍数和移相的角度可由现场调试决定，并且和电流信号的幅度无关，当TV二次电流发生变化时，补偿电压也按同样比例变化，便可实现电流跟踪补偿。 2 补偿器的设计 2.1 方案选择和设计框图 根据前述电流跟踪补偿原理，补偿器应包括电流取样电路、补偿电压信号形成电路、补偿电压功率放大和隔离输出电路、直流电源电路等部分，为了实现断线计时功能，还要增加断线检测告警和计时显示电路。其设计框图如图3所示。本设计选择线电压补偿法，可以少用一套功率放大电路和隔离变压器，即降低了成本，又可减小设备的体积和质量。在电流取样电路之后直接引出三根未加补偿电压的输出线，是为了供给TV二次回路中除电能表之外的所有其它负荷，保证电流取样电路能对全部TV二次电流取样。为了不增加TV二次回路负荷，选择站用220 V交流电作补偿器工作电源。 2.2 电流取样电路的设计 选用精度高而且响应速度快的霍尔元件零磁通式电流互感器，对包含较多高次谐波的电流也能很好地取样。仅用2个电流互感器对
C)的关系，用运算放大器求出
图3 补偿器设计框图 2.3 补偿电压信号形成电路的设计 采用先形成相电压补偿信号、再组合成线电压补偿信号的方法，电路如图4所示。每相补偿电压信号形成电路由放大和移相2部分组成，并设置2个可现场调节的电位器分别调节补偿信号的幅度和相位。为了保证相位调节不影响幅度，移相电路采用2级一阶全通滤波器组成，其放大倍数模值恒为1，其幅角可在-90°～+90°范围内调节。各相的调节电位器皆选用精密多圈电位器，以提高调节精度。使用2个减法运算放大器A4和A5实现式(4)和式(5)规定的运算，形成线电压补偿信号Δ 图4 补偿电压信号形成和组合电路
2.4 补偿电压功率放大和输出电路的设计
选用OCL功率放大电路加隔离变压器输出的方式，将各相信号处理电路与TV二次回路隔离。为了减小功放管的管耗，专为功放级设计一个自动调节开关电源，该电源电压随补偿电压幅度自动调节，使功放管能避开最大管耗状态。实验表明，此方法可有效地降低功放管的温升。在输出级还设计了一个故障自动退出电路，由图3中继电器J1和J2组成，当补偿器正常运行时，J1和J2吸合使动接点投向右边常开点，补偿电压串入A相和C相导线，在补偿器故障时，J1和J2线圈失电而释放，动接点投向左边常闭点，将TV二次导线直接连到电能表而补偿器退出，故不会引起附加误差。 2.5 断线计时电路的设计 将TV二次三相电压用电阻网路降压后作三相半波整流，根据整流电压是否间断来判断断相故障。计时电路包括晶体振荡器、分频器、计数器和译码显示电路，由断线故障信号起动计时电路开始计时，最大计时值为999 h。 3 实验结果
样机经实验室测试和现场运行，结果为：最大电压补偿量：4 V;最大角差补偿量：60′;补偿精度：比差小于0.1%，角差小于10′;跟踪精度：TV二次负荷从50 VA变到20 VA，比差变化不大于0.05%，角差变化不大于2′;温度漂移：环境温度从25 ℃变到45 ℃，比差变化不大于0.04%，角差变化不大于5′;可靠性实验：实验室内额定负荷下连续运行7昼夜，发热元件表面温度不超过45 ℃，电路功能正常。现场运行8个月，电路功能正常。
4 结论 (1)补偿器达到了所要求的补偿范围和精度，对TV二次电流变化有跟踪补偿能力。 (2)补偿器性能稳定，能长期连续地安全运行。 (3)只需增加一个电流互感器和一套功率放大和输出电路，便可将本设计改变为三相四线式补偿器，并能使现场调试更为方便。
作者单位：戴振刚 戚宇林 尹成群 华北电力大学电力工程系 北 京 100085 范伟国 东北电业管理局 辽宁沈阳 110006
5 参考文献
1 彭时雄.电压互感器二次导线压降引起电能计量误差的测试计算及改进技术.北京：水利电力出版社，1987
2 李福彬.二次导线压降自动跟踪补偿的研究.电测与仪表，1995(5) |
|
|
A、
