欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 首屏 > 储能市场4 > 数字化平台与计量  返回

为特高压直流电压计量校准提供标准体系

作者:中国储能网新闻中心 来源:国家电网报 发布时间:2021-01-05 浏览:
分享到:

中国储能网讯:2020年12月29日,中国电力科学研究院有限公司计量研究所直流电压计量标准攻关团队对±1200千伏特高压直流电压校准装置开展测试。2020年11月,该团队基于国家电网有限公司科技项目《±1100千伏直流输电系统及柔性直流输电系统直流互感器试验关键技术的研究》,自主研制成功±1200千伏特高压直流电压校准装置。

如今,10千伏至1200千伏电压等级都有了相应的电压标准校准装置。这些装置已在张北柔直工程,以及昌吉—古泉、锦屏—苏南等特高压输电工程换流站的现场校准工作中测试应用,不仅降低了输电线损,还减少了相关的能源消耗,提高了社会综合效益。

把不能测得的量转换成易于测量的量

2020年11月10日,由中国电科院牵头的《±1100千伏直流输电系统及柔性直流输电系统直流互感器试验关键技术的研究》项目通过审查验收,直流电压计量技术覆盖1100千伏电压等级。

计量涉及生产生活的方方面面,是经济建设、科技进步和社会发展中一项重要的基础技术,与我们的社会生产活动密不可分。随着经济社会的高速发展,在国防科研、航空航天、能源电力等领域,500千伏以上电压等级的直流电压应用越来越多,对测量量值准确度等的要求也不断提高。

特高压直流电压校准通过直流稳压源、标准分压器和互感器校验仪等主要装置,采用比对测差的原理校验被测互感器的比值差和相位差,并与国家法定的直流电压等级比例标准对比,确保直流电压量值准确。

2010年,中国电科院组建直流电压计量标准团队开展技术攻关。当时摆在团队面前最大的难题是如何获得500千伏以上标准分压器分压比的准确量值。

团队科研骨干李登云介绍,一般有两种方法确定分压比:一种是通过测量电阻的方法确定电阻比,再将电阻比等效为低电压下的分压比;另一种方法是用更高准确度等级的标准分压器对被试分压器进行校准。但当时我国原有直流电压比例标准的电压等级为500千伏,对上述两种方法都有一定限制。

考虑到现实制约因素,团队转变研究思路,决定探索一种新的研究方法——“把不能测得的量转换成易于测量的量”。

“在研究实验中,我们利用标准分压器分压比的对称性及辅助标准器的稳定性,按照2∶1的方式,将量值溯源难题转化为电源电压和桥臂微差电压的测量问题。实际计算中,我们将分压比自校准误差转化为主、辅标准器误差与测量误差的乘积,通过误差累乘获取二阶误差小量,大幅降低分压比自校准误差,可以确定500千伏以上标准分压器分压比的准确量值。”李登云解释道。

2015年8月,攻关团队完善该方法并提出“一种分压器的2/1分压比自校准方法”。依据该方法,团队经过元器件筛选、结构设计等阶段,在2017年、2018年分别成功研制了±800千伏和±1100千伏直流电压互感器现场校准成套装备。2019年10月,该方法核心技术获得第二十一届中国专利奖银奖。当年11月,1100千伏直流电压互感器现场校准被写入国家计量检定规程和国家计量校准规范。

基于这些技术成果,直流电压计量标准攻关团队在浙江、四川等14个省(自治区、直辖市)建立了省级直流高电压计量标准,进一步完善我国计量标准体系。在国际上,根据该专利研制的标准分压器已在澳大利亚国家计量研究院作为最高标准使用,还为±800千伏巴西美丽山特高压直流工程提供中国标准量值。

保障特高压直流输电工程安全运行

2020年10月15日,±800千伏锦屏—苏南特高压直流工程锦屏换流站,直流电压计量标准攻关团队利用±800千伏直流电压互感器现场校准成套装备开展现场校准工作。

锦屏—苏南特高压直流工程于2012年12月投入运行。近年来,该工程系统在丰水期满负荷运行过程中时常出现负荷报警问题。团队经过现场考察测试,发现是锦屏和苏州换流站中的直流电压互感器量值不准,从而造成负荷报警。这需要对电压互感器进行现场校准。

“在现场校准时,我们将直流高压发生器与±800千伏标准直流电阻分压器和被测直流电压互感器并联,使用同步数据采集装置测量±800千伏标准直流电阻分压器和被测直流电压互感器的输出电压,然后进行校准调试。采集数据显示,互感器分压比随着电压的升高而逐渐稳定,准确度得到提高。”团队成员李鹤说。

2019年3月,团队还利用±1100千伏直流电压互感器现场校准装置,完成了±1100千伏古泉换流站极Ⅰ、极Ⅱ母线直流互感器的全电压误差检验。

一般直流电压互感器都设置在户外,场地大,方便校准装置进出。但古泉换流站极母线直流电压互感器位于户内直流场,给直流互感器现场误差校准试验带来了新的挑战。团队研制的装置与常规校验装置相比,具有体积重量小、稳定性高的特点,在这次户内作业中发挥了明显优势。

研发一体化车载现场校验平台

2020年1月,中国电科院计量所直流电压计量标准攻关团队赴张北地区,开展张北柔直工程张北站换流变压器阀侧6台500千伏直流电压互感器的交流、直流测量误差校准工作。

张北地区冬季寒冷,昼夜最大温差可达数十摄氏度。为了提高特高压校准工作现场作业的效率并规避安全风险,攻关团队根据校准装置的结构特性研发出配套辅助设备——一体化车载平台。

“在以往的工作中,开展现场校准需将实验室研制的特高压直流电压标准及其他校准辅助设备运至现场,还需要用到大型吊机。这样的话,仅仅搭建试验平台就需要6个小时,不利于检测校准工作的开展。同时由于都是重型设备,也有可能产生安全隐患。”团队负责人岳长喜介绍。

这次对张北柔性直流电网试验示范工程张北站分压器误差进行现场校准试验,只需驾驶相应的直流电压标准互感器一体化试验车抵达现场。试验车装备了高绝缘强度重型升降系统及机械型可开放式车舱、操作控制室、滑移轨道、液压(电动)支撑腿等机械装置,实现了设备机械化安装布置,仅需30分钟就能搭建好校准平台。

张北柔直工程是世界上首个真正具有网络特性的直流电网工程,也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流输电工程。柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC),可以独立控制输出的有功功率和无功功率。车载平台在测试中还可自动设置交直流相应参数,同时校准交流和直流误差,避免随机误差的产生,提高了校准准确度。

团队在一周内完成了6台直流电压互感器在0.1~1倍额定直流、交流电压下的误差校准工作。通过校准试验,直流电压互感器的交流测量误差从5%降到1%,直流测量误差从0.5%降到0.2%,直流电压互感器输入到直流控制系统的电压信号的准确性提高了,为柔性直流输电系统正常运行提供了重要保障。

直流电压标准校准技术的研发,提高了我国直流高电压计量领域的法定社会公用计量标准,统一了全国直流高电压比例量值,确保了直流电压量值的准确性,保障了输电系统安全运行,一定意义上代表着我国电力行业现代化水平又向前跨越了一大步。

随着特高压电网的日益发展,我国电压计量标准技术水平还需不断提高。中国电科院将结合当代计量校准的需求,继续对交直流电压、电流及能效的量值溯源方法、计量标准装置及误差校验技术开展创新研究,寻找适合各种环境条件和各种类重点工程的测量校准仪器设备与系统的现场计量校准方法,并探索构建计量大数据试验校准工作体系。

关键字:特高压,计量

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道