电力系统核相方法

0 引言

随着人们对电力需求日益增长，对电能质量也有了很高的要求，为了避免事故的发生，为用户提供上等的电能，在各网并网之前一定要进行相序测试，保证相位相序相同之后才能并网，这对保障系统**性、稳定性和可靠性至关重要[1]。未经核相或核相错误，将会导致电力系统的恶性事故发生，造成设备损坏，甚至电力系统的崩溃[2]。而高压核相作为电网生产运行中一项重要的基础性工作，在电力系统的实际运行中经常需要进行。因此提高核相的效率、减少人力资源的浪费、提高工作的**性具有非常重要的意义。

  本文旨在对近年来高压核相仪的研究现状和成果进行综述，从核相方式和核相算法两个角度分别阐述、评价了现有高压核相仪的优缺点。并对未来高压核相仪可能的研究方向进行了展望。

1 电力系统核相方法

多年来，电力系统广泛采用2种传统相位核定方法：直接核定法和间接核定法[3]。直接核定法一般适用于110kV及以下电压等级 [1]，采用有线方式进行核相工作，工作时直接将核相装置放在待测端和参考端的高压电力线路上。进行核相操作时装置直接与高压电力线路接触，对工作人员的人身**有很大的威胁，另外直接核相工作时需要的操作人员相对较多，如果核相时操作人员配合不当，就会发生危险[4]。间接核定法是通过万用表测量设备或母线电压互感器输出电压完成。二次核相工作一般需要三个工作人员完成，一人监护，一人持万用表记录，一人操作将万用表测量针接触对应线端子排上。使用二次核相方法进行核相操作时，需要该操作员熟悉电压二次接线及回路[5]。若电压互感器一次或二次回路接线错误，进行核相这项工作将会得到错误的结果。另外二次核相需要在带电运行的设备的端子排上进行，增加了误碰误跳运行设备的风险，核相成为变电站**运行的隐患[6]。

2 高压核相算法

2.1 过零点检测法

过零点检测法是一种比较直观的相角测量方法，可以测量电力线路电压的频率和相位[7]。过零点检测的原理：通过检测相同频率交流电电压信号的过零点，将两个过零点的时间差值换算为相位差值，就可以得到两个交流信号的相位差。

过零点检测法的原理图如图1所示。

设参考端电压信号为：参考端过零点的时刻为t1，待测端过零点的时刻为t2， T为正弦信号的周期，两个正弦信号的过零点时间差值为 ，相位差值为：过零点检测法不仅可以计算出两正弦信号的相位差值，也可以计算出相序的关系，根据计算相位差值为120°或240°，可以判断出相位超前或滞后，检测出相序的关系。

2.2 波形变换法

波形变换法的原理是首先将两个正弦电压信号通过波形变换成为矩形波，然后进行异或处理，得到的脉冲宽度就对应相位差值[8]。波形变换法相位检测原理图如图2所示。

通过对传统高压核相方式的分析得出，直接核相精度高但**隐患大，间接核相虽相对**但可靠性较低。随着电力的需求的增多，电网容量不断增加，为使电力系统可以稳定可靠运行，研究更加**实用的高压核相设备就有着非凡的意义。从通信方式来看具有远程无线功能的设备可以省去接线的困扰，更加方便快捷；从检测方式来看可以实现非接触检测的设备也比以往的直接接触设备要更加**实用。

分析四种核相算法得出结论：过零点检测法原理简单，计算量小，响应速度快，但由于电压过零点容易受到谐波的影响，容易给测量带来误差，另外采用器件的精度不同对结果影响也不同；波形变换法软件部分简单，但对硬件要求高；基于离散傅立叶算法的相位差测量以及相关分析法测量，这两种方法的精度取决于信号采样的点数，根据公式可以看出，随着采样点数增加算法复杂程度会随之增加，另外这两种检测方法对电压信号的模数转换都提出了很高的要求。四种经典方法各有利弊，在以前由于硬件原因多选用前两种核相算法，但随着电子技术的发展，处理器的处理能力有着质的飞跃，模数转换器的精度也越来越高，后两种更加**的检测算法所受的制约也在慢慢减弱，运用后两种算法的更加精准的高压核相设备值得去研究。