0 引言
隨著人們對電力需求日益增長，對電能質(zhì)量也有了很高的要求，為了避免事故的發(fā)生，為用戶提供上等的電能，在各網(wǎng)并網(wǎng)之前一定要進(jìn)行相序測試，保證相位相序相同之后才能并網(wǎng)，這對保障系統(tǒng)**性、穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要[1]。未經(jīng)核相或核相錯誤，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的惡性事故發(fā)生，造成設(shè)備損壞，甚至電力系統(tǒng)的崩潰[2]。而高壓核相作為電網(wǎng)生產(chǎn)運行中一項重要的基礎(chǔ)性工作，在電力系統(tǒng)的實際運行中經(jīng)常需要進(jìn)行。因此提高核相的效率、減少人力資源的浪費、提高工作的**性具有非常重要的意義。
本文旨在對近年來高壓核相儀的研究現(xiàn)狀和成果進(jìn)行綜述，從核相方式和核相算法兩個角度分別闡述、評價了現(xiàn)有高壓核相儀的優(yōu)缺點。并對未來高壓核相儀可能的研究方向進(jìn)行了展望。
1 電力系統(tǒng)核相方法
多年來，電力系統(tǒng)廣泛采用2種傳統(tǒng)相位核定方法：直接核定法和間接核定法[3]。直接核定法一般適用于110kV及以下電壓等級 [1]，采用有線方式進(jìn)行核相工作，工作時直接將核相裝置放在待測端和參考端的高壓電力線路上。進(jìn)行核相操作時裝置直接與高壓電力線路接觸，對工作人員的人身**有很大的威脅，另外直接核相工作時需要的操作人員相對較多，如果核相時操作人員配合不當(dāng)，就會發(fā)生危險[4]。間接核定法是通過萬用表測量設(shè)備或母線電壓互感器輸出電壓完成。二次核相工作一般需要三個工作人員完成，一人監(jiān)護(hù)，一人持萬用表記錄，一人操作將萬用表測量針接觸對應(yīng)線端子排上。使用二次核相方法進(jìn)行核相操作時，需要該操作員熟悉電壓二次接線及回路[5]。若電壓互感器一次或二次回路接線錯誤，進(jìn)行核相這項工作將會得到錯誤的結(jié)果。另外二次核相需要在帶電運行的設(shè)備的端子排上進(jìn)行，增加了誤碰誤跳運行設(shè)備的風(fēng)險，核相成為變電站**運行的隱患[6]。
2 高壓核相算法
2.1 過零點檢測法
過零點檢測法是一種比較直觀的相角測量方法，可以測量電力線路電壓的頻率和相位[7]。過零點檢測的原理：通過檢測相同頻率交流電電壓信號的過零點，將兩個過零點的時間差值換算為相位差值，就可以得到兩個交流信號的相位差。
過零點檢測法的原理圖如圖1所示。
設(shè)參考端電壓信號為：參考端過零點的時刻為t1，待測端過零點的時刻為t2， T為正弦信號的周期，兩個正弦信號的過零點時間差值為 ，相位差值為：過零點檢測法不僅可以計算出兩正弦信號的相位差值，也可以計算出相序的關(guān)系，根據(jù)計算相位差值為120°或240°，可以判斷出相位超前或滯后，檢測出相序的關(guān)系。
2.2 波形變換法
波形變換法的原理是首先將兩個正弦電壓信號通過波形變換成為矩形波，然后進(jìn)行異或處理，得到的脈沖寬度就對應(yīng)相位差值[8]。波形變換法相位檢測原理圖如圖2所示。
通過對傳統(tǒng)高壓核相方式的分析得出，直接核相精度高但**隱患大，間接核相雖相對**但可靠性較低。隨著電力的需求的增多，電網(wǎng)容量不斷增加，為使電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠運行，研究更加**實用的高壓核相設(shè)備就有著非凡的意義。從通信方式來看具有遠(yuǎn)程無線功能的設(shè)備可以省去接線的困擾，更加方便快捷；從檢測方式來看可以實現(xiàn)非接觸檢測的設(shè)備也比以往的直接接觸設(shè)備要更加**實用。
分析四種核相算法得出結(jié)論：過零點檢測法原理簡單，計算量小，響應(yīng)速度快，但由于電壓過零點容易受到諧波的影響，容易給測量帶來誤差，另外采用器件的精度不同對結(jié)果影響也不同；波形變換法軟件部分簡單，但對硬件要求高；基于離散傅立葉算法的相位差測量以及相關(guān)分析法測量，這兩種方法的精度取決于信號采樣的點數(shù)，根據(jù)公式可以看出，隨著采樣點數(shù)增加算法復(fù)雜程度會隨之增加，另外這兩種檢測方法對電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換都提出了很高的要求。四種經(jīng)典方法各有利弊，在以前由于硬件原因多選用前兩種核相算法，但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，處理器的處理能力有著質(zhì)的飛躍，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度也越來越高，后兩種更加**的檢測算法所受的制約也在慢慢減弱，運用后兩種算法的更加精準(zhǔn)的高壓核相設(shè)備值得去研究。
