Q GDW 11684-2017 高压直流输电系统直流电流测量装置现场试验规范.pdf

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1、ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11684 2017 高压直流输电系统直流电流测量装置 现场试验规范 Specification for the site tests of DC current measuring device for HVDC transmission system 2018-01-18 发布 2018-01-18 实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 11684 2017 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 概述 . 2 5 现场试验 . 3 附录 A

2、（规范性附录） 准确度测量试验设备的技 术要求 8 编制说明 9 Q/GDW 11684 2017 II 前 言 为规范直流电流测量装置现场试验，特制 定 本标准。 本标准由国家电网公司营销部提出并 解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准 起草单位： 中国电力科学研究院、国家电网公司运行分公司、国网安徽省电力公司、国网河南省电力公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司、国网湖北省电力公司、国网江西省电力公司、国网四川省电力公司、国网山东省电力公司、南瑞集团有限公司、许继集团有限公司。 本标准主要起草人： 李鹤、胡浩亮、余克武、章述汉、周利华、赵玉富、熊前柱、刘黎、陈刚、汪应春、靳

3、绍平、艾兵、杨剑、胡桂平、田志国。 本标准首次发布。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 11684 2017 1 高压直流输电系统直流电流测量装置现场试验规范 1 范围 本 标准 规定了 高压 直流输电系统直流电流测量装置现场试验的试验项目、试验方法 和结果判定 。 本 标准 适用于 1100 kV及以下电压等级直流输电系统 用 直流电流测量装置的交接试验和后续试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅 注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 110

4、23 1989 高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法 GB/T 16927.3 2010 高电压试验技术 第 3部分：现场试验的定义及要求 GB/T 20840.8 2007 互感器 第 8部分：电子式电流互感器 GB/T 22071.1 2008 互感器试验导则 第 1部分：电流互感器 GB/T 26216.1 2010 高压直流输电系统直流电流测量装置 第 1部分：电子式直流电流测量装置 GB/T 26216.2 2010 高压直流输电系统直流电流测量装置 第 2部分：电磁式直流电流测量装置 GB 50150 2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准 3 术语和定义 GB/T 208

5、40.8 2007、 GB/T 26216.1 2010、 GB/T 26216.2 2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 直流电流测量装置 DC current measuring device 提供与一次回路直流电流相对应的信号的装置，供给测量仪器、仪表和保护或控制设备。 GB/T 26216.1-2010，定义 3.1 3.2 电子式直流电流测量装置 electronic DC current measuring device 一种直流电流测量装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，在通常使用条件下，其二次转换器的输出正比

6、于一次回路直流电流。 3.3 电磁式直流电流测量装置 electromagnetic DC current measuring device 一种直流电流测量装置，基于零磁通原理或磁饱和原理，由二次部件提供二次电流通过电缆传输至一次部 件的铁心 /绕组，且该电流的大小与一次电流大小成正比关系。 Q/GDW 11684 2017 2 3.4 传输系统 transmitting system 一次部件和二次部件之间传输信号的短距或长距耦合装置。依据所采用的技术，传输系统也可用以传送功率。 GB/T 20840.8-2007，定义 3.1.7 3.5 一次端子 primary terminals 被

7、测电流流过的端子。 GB/T 20840.8-2007，定义 3.1.3 3.6 额定一次直流 电流 （ Ipr） rated primary DC current 作为直流电流测量装置测量性能基准的一次直流电流值。 3.7 后续试验 following tests 直流 电流 测量装置投入运行后，在换流站停电检修期间进行的各种试验，以及设备异常时为进一步评估设备状态进行的试验 。 4 概述 直流输电系统中的直流 电流 测量装置， 按原理分为 光电式、零磁通式和 全光纤 式。 光电式和全光纤式属于电子式 直流 电流 测量装置 ，零磁通式属于电磁式 直流 电流 测量装置 。 一般由一次 电流 传

8、感器、一次转换器、传输系统、二次转换器组成， 通用 原 理如图 1所示。依据所采用的技术，图 1中并非每一 个部件均为必需的。 一 一 一一 一 一 一一 一一 一 一一 一 一 一一 一 一 一P 1P 2一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一一 一 一 一S 1S 2一 一 一 一一 一 一 一图 1 直流电流测量装置通用原理示意图 Q/GDW 11684 2017 3 光电式直流电流测量装置采用分流器作为一次电流传感器，将被测直流电流按一定的比例转换为电压，在一次转换器内进行放大、滤波、数据采集及电光变换，转换成数字光信号，并通过传输系统（光纤）

9、传输至二次转换器。通常二次转换器输出为数字量。 零磁通式直流电流测量装置的一次电流传感器主要由铁心、一次绕组和二次绕组构成。二次转换器输出的二次电流通过传输系统（电缆）传输至二次绕组，并与流过一次绕组的一次电流形成安匝平衡。一次、二次电流的幅值 之比等于一次、二次绕组匝数的反比。二次电流在二次转换器内通过负载电阻转换为电压信号输出或进一步转换为数字信号输出。 全光纤式直流电流测量装置 的一次电流传感器为 传感光纤线圈 ，它 感应一次 直流 电流的磁场并将其转换为光波的相位信息， 并通过传输系统（光纤）传输至二次转换器。利用 干涉技术检测出光波相位 ，该相位正比于一次直流电流大小。通常二次转换器

10、输出为数字量。 5 现场试验 5.1 一般要求 现场试验包括投运前的交接试验和投运后的后续试验 ，现场试验项 目如表 1所示 。 表 1 现场试验项目 试验项目 交接试验 后续试验 备注 外观检查 密封性能检查 适用于 电磁式 直流电流测量装置 光源检查 适用于电子 式 直流电流测量装置 光纤损耗测试 适用于电子 式 直流电流测量装置 绝缘电阻 测量 直流耐压试验 电容量和介质损耗因数测量 适用于 电磁式 直流电流测量装置 绝缘介质性能试验 * 适用于 电磁式 直流电流测量装置 极性检查 准确度测量试验 * 频率响应试验 * * 注： “ ”表示应进行的试验项目，“ ”表示可不进行的试验项目，

11、“ *”表示必要时可进行的试验项目。 5.2 试验环境 条件 现场试验环境条件应满足以下要求： a) 环境温度： -25 +55 ； b) 相对湿度：不大于 95%。 5.3 试验 方法 5.3.1 外观检查 Q/GDW 11684 2017 4 试验前，应进行以下外观检查： a) 外观完好无损，设备部件完整； b) 表面清洁； c) 设备和机架的接地牢固可靠，标识清晰； d) 设备各部件的连接可靠。 5.3.2 密封性能检查 5.3.2.1 检查油浸式直流电流测量装置油面，外表应无可见油渍现象，必要时 按照 GB/T 22071.1 2008，5.1.1的规定进一步检查。 5.3.2.2 气

12、体绝缘式直流电流测量装置定性检查有无泄漏点，必要时 按照 GB 11023 1989， 4.2的规定进行定量检测，年泄漏率应小于 0.5%。 5.3.3 光源检查 电子式 直流 电流 测量装置一次转换器采用激光供电时，光源应符合 设备技术规范 要求。激光供电有开环及闭环两种方式，光源检查方法应根据激光供电方式的不同采取不同的检查方法 ： a) 对于激光器开环供电方式，按照设备技术规范，设置激光器驱动电流为额定驱动电流，用光功率计测量激光器的输出功率。激光器输出功率应符合设备技术规范要求。 b) 对于激光器闭环供电方式，用光纤将激光器与采集器连接后，在装置上读取激光器驱动电流及数据光纤的数据电平

13、，激光器驱动电流及数据电平应符合设备技术规范要求。 c) 对于全光纤式直流电流测量装置，应按照设备技术规范提供的测试或检查方法，进行光源检查。 5.3.4 光纤损耗测量 5.3.4.1 对 电子式 直流 电流 测量装置的所有光纤，包括备用光纤，进行光纤损耗测量。 5.3.4.2 利用光源及光功率计测试光纤损耗，试验结果应符合 设备技术规范 要求。 5.3.4.3 激光器的供能光纤对光纤头的清洁度要求较高，光纤头不宜多次插拔 。 光纤头每 次插拔操作时应用放大镜检查光纤头是否清洁，若不清洁，需用专用清洁器进行清洁。 5.3.5 绝缘电阻测量 应对直流电流测量装置的各绝缘部件间的绝缘电阻进行测量。

14、测量点、测量方法及结果判定如表 2所示。 表 2 直流电流测量装置的绝缘电阻测量 电子式直流电流测量装置 序号 测量点及试验方法 结果判定 1 使用 2500V绝缘电阻测试仪测量一次端子对接地端的绝缘电阻 。 绝缘电阻不应小于 1500 M 。 电磁 式直流电流测量装置 序号 测量点及试验方法 结果判定 1 所有短路的二次绕组、座架、箱壳（如果有）和铁心（如果有一个专用的接地端子）均应接地， 使用 2500V绝缘电阻测试仪测量一次 端子 对 地 的绝缘电阻 。 绝缘电阻不应小于 1500 M 。 Q/GDW 11684 2017 5 表 2（续） 2 断开传输系统（电缆）与一次部件、二次部件的

15、连接， 使用 500V绝缘电阻测试仪测量各二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻，由于结构原因而无法测量时可不进行 。 绝缘电阻不 应小于 500M 。 3 断开传输系统（电缆）与一次部件、二次部件的连接， 电缆的屏蔽层接地，使用 500V绝缘电阻测试仪测量电缆 各 信号线对地的绝缘电阻 。 绝缘电阻不 应小于 10M 。 5.3.6 直流耐压试验 仅适用于独立安装的直流电流测量装置。 试验电压应施加在一次端子与地之间。对电磁式直流电流测量装置，试验时，短路的二次绕组、座架、箱壳（如果有）和铁心（如果有一个专用的接地端子）均应接地。 试验电压为出厂 耐压 试验电压值的 80%，持续时间应为 5 min

16、， 按照 GB/T 16927.3 2010， 第 6章的规定进 行。 试验过程中，应无击穿或闪络发生。 5.3.7 电容量和介质损耗因数测量 仅 适用于 独立安装的电磁式直流电流测量装置。 试验方法 按照 GB/T 26216.2 2010， 7.3.3.8进行。 电容量与出厂值比较应无明显变化，其变化达 5 时应查明原因；介质损耗因数 tan不应大于 0.5。 5.3.8 绝缘介质性能试验 本试验适用于电磁式直流电流测量装置。 在交接试验中，应进行绝缘介质性能试验。 在后续试验中，当对绝缘性能有怀疑时，也应进行本项试验。 绝缘介质性能试验，应符合下列要求： a) 绝缘油的性能：应符合 GB

17、 50150 2016， 表 19.0.1、表 19.0.2 的要求； b) SF6气 体的性能： SF6气体充入设备并静置 24小时后取样，气体水分含量不应大于 250L/L（ 20 体积 百分数） ； c) 电压等级在 66kV 以上的油浸式直流电流测量装置，应进行油中溶解气体的色谱分析。油中溶解气体组分总烃含量不宜超过 10L/L， H2含量不宜超过 100L/L， C2H2含量不宜超过 0.1L/L。 5.3.9 极性检查 一次端子注入不低于 5% Ipr的直流电流，极性应与端子标识一致。 极性检查试验可与准确度测量试验合并进行， 用误差测量系统的极性指示功能或误差测量功能，确定 被试

18、直流电流测量装置 的极性 。 5.3.10 准确度测量试验 5.3.10.1 一般要求 各准确级直流电流测量装置 的实际 电流误差 曲线不应 超过表 3所列 误差 限值 连线所形成的折线范围 。 Q/GDW 11684 2017 6 表 3 直流电流测量装置的准确度等级与误差限值 准确级 误差限值（ % ） 5% 20% 100% 0.1 1 0.25 0.1 0.2 2 0.5 0.2 0.5 3.5 1 0.5 1 5 2 1 2 8 4 2 准确度测量试验应在被试直流电流测量装置额定电流的 5%、 20%、 100%下进行。 标准 直流电流 测量装置 、误差测量系统和直流电源的详细技 术

19、要 求见附录 A。 5.3.10.2 数字量输出型直流电流测量装置 被试 直流 电流 测量装置的输出为数字量时，采 用图 2所 示的原理线路图进行准确度测量试验 。 一一一一一 一 一 一一 一 一 一 一 一一 一 一 一一 一 一 一 一 一IsP 1P 1P 2 P 2一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一Ur一 一 一一 一一 一 A D一 一 一一 一一 一S 1S 2一 一 一 一一 一 一 一一 一一 一 一 一图 2 数字量输出型直流电流测量装置准确度试验 原理 图 误差测量系统输出时钟信号， 控制标准 AD转换器采集数据和 被试直流 电流 测量装置输出数据的同步，通过求值单

20、元 计算出被 试 直流电压测量装置的误差 。 被试直流电流测量装置的 电流误差按式 （ 1） 计算 ： %100 rrp rrps UK UKI(1) 式中： Krp 标准 直流 电流 测量装置 的变比； Ur 标准 直流 电流 测量装置 的二次 输出电压； Is 被试 直流 电流 测量装置 的测量输出值。 Q/GDW 11684 2017 7 5.3.10.3 模拟量输出型直流电流测量装置 被试 直流 电流 测量装置的输出为 模拟 量时，采 用 图 3所 示的原理线路图进行准确度测量试验 。 一一一一一 一 一 一一 一 一 一 一 一一 一 一 一一 一 一 一 一 一一 一 一 一P 1

21、P 1P 2 P 2一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一UsUr一 一 一一 一一 一 A D一 一 一一 一一 一S 1S 2一 一 一 一图 3 模拟量输出型直流电流测量装置准确度试验原理图 误差测量系统 同步测量标准 直流 电流 测量装置 和 被试 直流 电流 测量装置 的输出 Ur和 Us， 通过求值单元 计算 出 被 试 直流 电流 测量装置 的电流误差。 被 试 直流 电流 测量装置 的 电流误差按式 （ 2） 计算： %100 rrp rrpsra UK UKUK(2) 式中： Krp 标准 直流 电流 测量装置 的变比； Kra 被试 直流 电流 测量装置 的变比 ； Ur

22、 标准 直流 电流 测量装置 的二次 输出电压； Us 被试 直流 电流 测量装置 的 二次输出电压 。 5.3.11 频率响应试验 对直流电流测量装置测量 1200Hz及以下的正弦输入电流的电流误差 进行测试 ，可以仅在 50Hz以及50Hz的偶次谐波频率下进行试验。 50Hz300Hz：施加方均根值为 10% Ipr对应的正弦输入电流； 300Hz1200Hz：施加方均根值为 100A的正弦输入电流。 对于电子式直流电流测量装置，从 50Hz1200Hz，电流误差不超过 0.75%。对于电磁式直流电流测量装置，从 50Hz1200Hz，电流误差不超过 3%。 标准器采用 50 Hz1200

23、 Hz频率范围内 准确度优于 0.1 %的宽频电流测量装置 ，如宽频电流互感器或高准确度同轴分流器 ，试验 方法按照 5.3.10。 Q/GDW 11684 2017 8 A A 附 录 A （规范性附录） 准确度测量试验设备的技术要求 A.1 一般要求 直流电流测量装置准确度试验使用到的试验设备包括：标准直流电流测量装置、误差测量系统和直流电源。 由标准直流电流测量装置和误差测量系统组成的直流电流测量装置误差测量系统在试验环境条件下的实际误差应不大于被试直流电流测量装置误差限值的 1/3。 A.2 标准直流电流测量装置 准确度等级应至少比 被试 直流电流测量装置高两个等级，在试验环境条件下的

24、实际误差不大于 被试直流电流测量装置 误差限值的 1/5。 推荐采用直流电流比较仪作为标准直流电流测量装置。直流电流比较仪输出与一次电流成比例的二次电流，需通过标准电阻器转换为电压信号供误差测量系统测量。标准电阻器在试验环境条件下的实际误差不大于 被试直流电流测量装置 误差限值的 1/5。 A.3 误差测 量系统 误差测量系统的 误差分辨力应不低于 被试 直流电流 测量装置 误差限值的 1/20； 测量误差应不大于 被试 直流电流 测量装置 误差限值的 1/10。 误差测量系统在每个 测 量 点下的测量次数应不小于 10次，单次测量的采样时间应不小于 80 ms， 取多次 测量结果的平均值 作

25、为被试直流电流测量装置的实际误差 。 A.4 直流电源 直流电源应满足以下要求： a) 直流电源的纹波系数应小于 1%； b) 直流电源输出电流的短时稳定性：优于 0.05 %， 10 s； c) 直流电源的电流调节装置应保证输出电流由接近零值稳定的上升至被试直流电流 测量装置 的额定电流。 Q/GDW 11684 2017 9 高压直流输电系统直流 电流 测量装置 现场试验规范 编 制 说 明 Q/GDW 11684 2017 10 目 次 1 编制背景 11 2 编制主要原则 11 3 与其他标准文件的关系 11 4 主要工作过程 11 5 标准结构和内容 11 6 条文说明 12 Q/G

26、DW 11684 2017 11 1 编制背景 本标准依据国家电网公司关于下达 2016年度公司第一批技术标准制修订计划的通知 (国家电网科 2015 1240号 )文的要求编写。 在直流电流测量装置的现场试验规范方面，国家电网公司在 2009年发布 Q/GDW 259-2009 800kV高压直流输电用传感器通用技术规范对 800kV 直流电压、电流测量装置的一些通用性技术要求、试验项目进行了规定。目前还没有发布专门针对直流电流测量装置的标准、规范。对一些试验项目的分类、试验方法、结果判定没有详细规定，这造成了直流电流测量装置的现场交接试验、后期现场试验没有有效规程来规范，部分试验项目无法开

27、展，给直流输电系统的安全可靠运行造成了隐患。 其目的是为了规范目前所有电压等级直流输电系统的直流电流测量装置的现场试验项目、试验方法，为各省级电科院建设相关试验能力提供参考，推进直流电流测量装 置现场试验的有效开展，保障直流输电系统安全、稳定运行。 2 编制主要原则 本标准根据以下原则编制： a) 先进性原则，充分吸收借鉴国内外相关领域应用的前沿技术、先进标准，反映相关试点工程已取得的先进成果和经验； b) 成熟性原则，充分反映公司相关领域已经获得广泛应用和实用的技术及成果； c) 适用性原则，充分考虑经济上的合理性、安全上的可靠性、实施上的可操作性。 3 与其它标准文件的关系 本标准与相关技

28、术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。 本标准不涉及专利、软件著作权等知识产权使用问题。 本标准与 JJG（鄂） 27-2013相比，该标准不仅仅只对直流电流测量装置的计量性能试验进行规定，还对其他性能进行规定。 4 主要工作过程 2016年 1月， 按照公司技术标准制修订计划，项目启动 ，开始标准编制工作 。 2016年 3月， 成立编写组， 在 小组 充分调研运行情况、现场试验开展情况的基础上，编制了本标准的草案稿 。 2016年 5月， 完成标准大纲编写， 在武汉召开了本标准的工作组启动会，会上对草案稿进行了讨论，形成了初步的修改意见，明确了下一步的工作要求 。 2016年 7月，根

29、据会议纪要要求，修改形成征求意见稿 。 2016年 9月，在北京 召开会议进一步 讨论，结合 会议 意见进一步修改 。 2017年 2月，完成标准征求意见稿编写，采用函件方式广泛、多次在公司系统范围内征求意见。 2017年 4月，根据意见修改形成 标准 送审稿。 2017年 4月，公司营销标准化专业工作组在武汉组织召开了标准审查会，审查结论为：审查组经过协商一致，同意修改后报批。 2017年 5月，修改形成报批稿。 5 标准结构和内容 本标准主题章分为 5章，以及附录 A（规范性附录）准确度测量试验设备的技术要求。各项要求相对Q/GDW 11684 2017 12 独立，采用独立分章结构。 第

30、 5章为本标准的主体部分，从现场试验环境条件、试验项目、试验方法和结果判定等方面规范高压直流输电系统直流电流测量装置的现场试验，并给出了各试验项目的针对对象和试用范围。 6 条文说明 本标准第 5.1条中，将高压直流输电系统直流电流测量装置的现场试验分为投运前的交接试验和投运后的后续试验，并在术语和定义中对后续试验进行了术语解释。 本标准第 5.3.10条中，考虑到现有直流电流测量装置的使用情况，表 2规定了直流电流测量装置的准确度等级包括 0.1级、 0.2级、 0.5级、 1级和 2级，相比于国标，去掉了不常见的 0.55级和 1.5级，增加了 2级。 本标准第 5.3.10条中，通过调研

31、国际标准（未正式发布）趋势，对直流电流测量装置在 5%、 20%和100%额定电流下的误差限值分别作出了规定，低电流下的误差限值放宽。而国标 GB/T 26216.1和 GB/T 26216.2中对误差限值规定太严格（如 0.2级直流电流测量装置，国标要求 10%110%额定电流下、全温度范围内误差均应小于 0.2%），现有直流电流测量装置很难满足该要求。且放宽测量小电流的准确度要求不违背直流输电系统的控制和保护要求。因此，本标准的规定更加实际。 本标准 第 5.3.11条中，将频率响应试验列为必要时可开展的现场试验项目。 本标准附录 A中，对直流电流测量装置准确度试验设备的技术要求进行了专门的规定。这主要考虑到相关规程对本项内容规定较少。 _