近年來(lái)，隨著電力電子裝備的大量應(yīng)用以及風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電占比的不斷升高，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“雙高”特點(diǎn)，高比例新能源接入地區(qū)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)研究的重點(diǎn)之一。

據(jù)國(guó)網(wǎng)智研院總工程師、“縣域級(jí)高比例可再生能源電力系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人賀之淵介紹，隨州廣水科技示范工程在電源側(cè)采用自同步電壓源控制技術(shù)的94兆瓦風(fēng)電和光伏發(fā)電機(jī)組供電，在電網(wǎng)側(cè)安裝了世界首臺(tái)電壓等級(jí)*高、容量很大的縣域電網(wǎng)能量路由器，在儲(chǔ)能側(cè)分散布置了總?cè)萘繛?/span>15兆瓦/30兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在負(fù)荷側(cè)形成了12兆瓦分布式微電網(wǎng)群和雙向新能源汽車(chē)站的可控負(fù)荷，在控制保護(hù)方面研制了世界首套可支持縣域級(jí)全可再生能源電網(wǎng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制系統(tǒng)。

WBST-300電纜識(shí)別儀是用于將某一特定電纜從一束電纜中識(shí)別出來(lái)的專用儀器。它是一小型化手提式，緊湊型儀器，裝在鋁合金箱內(nèi)，由一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)帶傳感器的接收機(jī)及連線構(gòu)成。

一、工作原理簡(jiǎn)介（WBST-300電纜電纜識(shí)別機(jī)操作十分方便）

為了可靠準(zhǔn)確地識(shí)別電纜，需要給被識(shí)別電纜加一特殊的信號(hào)，該信號(hào)要被專用接收機(jī)接收，利用這一特性便能識(shí)別出要找的電纜。

該儀器按下述原理工作：

發(fā)生器將周期性的單極性電壓脈沖饋入要識(shí)別的電纜中，該電纜需要在遠(yuǎn)端接地，以保證有足夠大的電流流過(guò)電纜。該系統(tǒng)要設(shè)計(jì)成返回電流不要從同一電纜中返回，能做到這一點(diǎn)，饋入電纜中的脈沖電流的方向可做為一明顯的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，流出去的電流僅從這一根電纜通過(guò)，所有其它鄰近電纜中流過(guò)的都是返回電流，但它們的極性相反。除了電流方向這一實(shí)際差異外，電流幅度也是一識(shí)別特征，流出去的電流僅通過(guò)一根電纜、而返回電流可通過(guò)幾根電纜、這意味著流出去的電流比流過(guò)其它電纜的返回電流大。

接收機(jī)的任務(wù)是探測(cè)流過(guò)電纜電流方向以及它的大小。為達(dá)到這一目的，電流傳感器被用作傳感器，它帶有一放大器并串聯(lián)在電路中，傳感器鉗住被測(cè)電纜，電流流過(guò)電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)在傳感器的線圈中感應(yīng)出電壓，該電壓極性由電流方向和傳感器線圈的方向決定。為了得到明顯有電流方向的電壓極性，對(duì)一束電纜中所有電纜進(jìn)行測(cè)試都采取相同正確的方向。傳感器線圈中感應(yīng)的電壓在表頭中顯示出來(lái)，如果傳感器按上述方式連接，指針擺動(dòng)方向可顯示電流方向，即只有電流流出的這根電纜指針向一邊偏，這根就是要找的電纜。所有其它電纜只流過(guò)返回電流，指針向另一邊偏、或無(wú)脈動(dòng)電流，指針不偏轉(zhuǎn)。接收機(jī)上的放大調(diào)節(jié)器可調(diào)整信號(hào)強(qiáng)度。

二、外型及功能介紹（WBST-300電纜電纜識(shí)別機(jī)操作十分方便）

識(shí)別儀主機(jī)及接收機(jī)外型如圖1所示

主機(jī)外型尺寸：  370mm×270mm×210mm

接收機(jī)外型尺寸：170mm×60mm×140mm

識(shí)別儀主機(jī)各部分功能如下：

2.儀器校準(zhǔn)

校準(zhǔn)接收機(jī)時(shí)，要在始端處用傳感器卡住電纜（接近發(fā)生器），然后從0開(kāi)始調(diào)整接收機(jī)的輸出幅度，直到表頭顯示讀數(shù)為4－6格，如果接收機(jī)過(guò)載，儀表指示過(guò)大，此時(shí)應(yīng)減小輸出幅度。然后在需要檢測(cè)處用相同的接收靈敏度進(jìn)行檢測(cè)，用傳感

器將每一根電纜都卡一遍，當(dāng)卡住需要識(shí)別的電纜時(shí)，接收機(jī)表頭顯示讀數(shù)為4-6格，且向同一方向偏擺。

所有其它電纜要么沒(méi)有讀數(shù)，要么讀數(shù)極小且電流方向相反，即向另一方向偏擺。

3.測(cè)試實(shí)例

實(shí)例1

由于電纜屏蔽層通常與地相連，如果電纜束中，其它電纜也接到公共地上，發(fā)生器上黑色輸出插孔可連到公共地上，返回電流在幾根電纜屏蔽層進(jìn)行分配，將返回電流分成許多支流，意味著被識(shí)別電纜的差值電流較大，有用信號(hào)較清楚， “差值”的意思是輸出電流和其分得的返回電流在同一通道內(nèi)。如圖4所示，圖4中有5根電纜，4號(hào)電纜是我們需要識(shí)別的，要識(shí)別的電纜中“輸出電流”為20A。假設(shè)返回電流在所有電纜的屏蔽層中平均分配，在要測(cè)的電纜中應(yīng)有4A的返回電流，要識(shí)別的電纜中的差值為：20A（輸出）－4A（返回）＝16A（差值）

實(shí)例2

如果被測(cè)電纜的屏蔽層從系統(tǒng)地中斷開(kāi)，其差值將會(huì)得到改進(jìn)，在該電纜的屏蔽層中，沒(méi)有返回電流。如圖5所示

圖5中有5根電纜，4號(hào)電纜是我們需要的電纜，要識(shí)別的電纜中“輸出電流”為20A。由于電纜屏蔽層與地?cái)嚅_(kāi)，在其余4根電纜中分得的返回電流為：20A/4＝5A，要識(shí)別電纜的電流差值為：20A－0＝20A

實(shí)例3

用作返回電路的屏蔽層數(shù)量越少，從差值法中得到的讀數(shù)越小，極限情況是僅有兩根電纜的情況。如圖6所示

在圖6中有兩根電纜，1號(hào)電纜是要識(shí)別的電纜，要識(shí)別的電纜中輸出電流為20A，返回電流在兩根電纜的屏蔽層中分配，因此每根電纜的屏蔽層的返回電流為10A，產(chǎn)生的電流差為：20A－10A＝10A

將電纜屏蔽層從公共地上斷開(kāi)，改善發(fā)生器的接地狀況，在電纜遠(yuǎn)端加一地釘，差值電流會(huì)得到改善。如圖7所示

圖7中有兩根電纜，1號(hào)電纜是要識(shí)別的電纜，要識(shí)別的電纜中輸出電流為20A，返回電流在2號(hào)電纜屏蔽層中為10A，產(chǎn)生的　值電流為：20A－0A＝20A

實(shí)例4

如果沒(méi)有屏蔽層來(lái)構(gòu)成返回電路，返回電路可通過(guò)地釘來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)需要兩個(gè)地釘，一個(gè)地釘在電流遠(yuǎn)端與電纜芯線相相連，另外一個(gè)與主機(jī)黑色輸出插孔相連，如圖8所示

圖8中有兩根電纜，1號(hào)電纜是我們要識(shí)別的電纜，要識(shí)別電纜的輸出電流為20A，返回電流通過(guò)地釘經(jīng)大地回到發(fā)生器。

為保證環(huán)路電阻的阻抗盡可能低，地釘與地之間要保證接觸良好（將地釘附近的地方弄濕）。

警告：為確保人身保障，對(duì)已確定的電纜結(jié)果，不能作為開(kāi)據(jù)前的依據(jù)，已識(shí)別的電纜只能作為標(biāo)示或掛牌的依據(jù)，如果要維修開(kāi)鋸前，一定要進(jìn)行扎釘試驗(yàn)。

六、儀器配套

電纜識(shí)別儀主機(jī)                 1臺(tái)

電纜識(shí)別儀接收機(jī)                 1臺(tái)

鉗形電流互感器                       1只  

1歐－20W 試驗(yàn)用電阻                1只

電源線                                  1條

測(cè)試線                                2條

合格證                1份

保修卡                1份

說(shuō)明書(shū)                1本

電 纜 識(shí) 別 儀

操　作　指　南

一、操作人員要事先閱讀說(shuō)明書(shū)，掌握儀器的功能、工作方法、測(cè)試前的工作準(zhǔn)備事項(xiàng)及正確測(cè)試要求。

二、測(cè)試前，先將被測(cè)電纜兩端鎧裝接地?cái)嚅_(kāi)，芯線遠(yuǎn)端（末端）與大地連接。

三、儀器兩條輸出線按說(shuō)明書(shū)第2頁(yè)要求分別將紅夾接至被測(cè)電纜芯線上，黑夾接至大地。

四、打開(kāi)發(fā)射機(jī)前，必須先將輸出調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)鐘旋到零位，然后開(kāi)機(jī)。緩慢調(diào)節(jié)輸出調(diào)接旋鈕，使輸出達(dá)到5A－15A（調(diào)節(jié)旋鈕一般均調(diào)在三分之二范圍之內(nèi)）。如果該配電站系統(tǒng)接地阻值大于4歐姆，則輸出電流小于8A，只要接收機(jī)表頭能正反方向偏轉(zhuǎn)就可正常工作。

 注意：現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，若接地電阻過(guò)小，發(fā)射機(jī)在輸出調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)鐘旋到零位時(shí)，輸出電流也會(huì)很大，發(fā)射機(jī)內(nèi)保護(hù)電路動(dòng)作（表現(xiàn)為表頭有很小的快速擺動(dòng)），這時(shí)可以將隨機(jī)配的大功率試驗(yàn)電阻（1至2歐姆/20W－30W）串接在發(fā)射機(jī)回路中。

實(shí)際測(cè)試中，同一條電纜溝中，兩個(gè)配電房之間連接的其他電纜超過(guò)兩條，接地電阻因?yàn)橛衅渌\(yùn)行電纜鎧裝相連而變的很小，甚至接近為零，發(fā)射機(jī)輸出電流過(guò)大而保護(hù)電路動(dòng)作，這時(shí)可將試驗(yàn)電阻串接在發(fā)射機(jī)回路中進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試完畢，試驗(yàn)電阻溫度很高，注意降溫后裝箱，試驗(yàn)電阻也可用其它1－2歐，大于20W的電阻替代。

五、在現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別電纜前，應(yīng)按說(shuō)明書(shū)中儀器校準(zhǔn)要求，在電纜始端將識(shí)別儀接收機(jī)校準(zhǔn)好。

六、現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別電纜的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)傳感器卡在其中一條電纜上測(cè)試時(shí)，接收機(jī)表頭向一邊偏轉(zhuǎn)并且擺動(dòng)較大，在其余電纜上測(cè)試時(shí)（保持傳感器同一卡入方向不變），接收機(jī)表頭向另一邊偏轉(zhuǎn)并且擺動(dòng)較小，電纜條數(shù)越多偏轉(zhuǎn)越小。接收機(jī)表頭向一邊偏轉(zhuǎn)并且擺動(dòng)較大的電纜，即為需要識(shí)別的電纜。

七、儀器空載可進(jìn)行如下驗(yàn)收：

1、將儀器兩條輸出線末端接1歐姆20W大功率試驗(yàn)電阻,接線如下圖所示：

2、將輸出調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)鐘旋到*小，然后開(kāi)機(jī)，儀器發(fā)射機(jī)輸出電流為5-15A，此時(shí)在紅黑兩條輸出線上校準(zhǔn)接收機(jī)，即可進(jìn)行模擬電纜識(shí)別。將接收機(jī)表頭增益調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)鐘旋到*小，將傳感器分別卡在紅黑兩條輸出線上時(shí)（保持傳感器同一卡入方向不變），接收機(jī)表頭分別向不同的方向擺動(dòng)（擺動(dòng)周期為7秒左右），說(shuō)明儀器發(fā)射機(jī)、接收機(jī)工作正常。

注意：本機(jī)采用鉗形互感器磁性較大，接收機(jī)增益*小時(shí)，其表頭仍有20μA左右擺幅，此屬正?，F(xiàn)象。

隨州廣水科技示范工程的實(shí)時(shí)協(xié)同控制系統(tǒng)相當(dāng)于“大腦”，可在新能源發(fā)電機(jī)組出力出現(xiàn)盈虧時(shí)，讓儲(chǔ)能設(shè)備存儲(chǔ)或釋放能量，通過(guò)需求側(cè)響應(yīng)削峰填谷，調(diào)動(dòng)高壓大容量能量路由器進(jìn)行潮流雙向控制，實(shí)現(xiàn)電力電量平衡，保障供電穩(wěn)定性。在這項(xiàng)工程中發(fā)揮重要作用的大容量能量路由器裝備連接主電網(wǎng)與新能源供電示范區(qū)，能夠靈活控制上網(wǎng)和下網(wǎng)潮流方向及能量大小，不但能實(shí)現(xiàn)主電網(wǎng)與新能源供電示范區(qū)的功率互濟(jì)，還能夠保證頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定，提高大容量新能源電源并網(wǎng)的可靠性。此外，大容量能量路由器裝備具備多個(gè)雙向功率端口，涵蓋中壓直流電網(wǎng)領(lǐng)域典型的±375伏、±20千伏等電壓等級(jí)，可連接儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)充電樁和直流配網(wǎng)系統(tǒng)等多種元素，從而促進(jìn)新能源電量就地消納。

國(guó)網(wǎng)智研院于2020年成立新型電力系統(tǒng)新能源并網(wǎng)裝備研發(fā)團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)兩年時(shí)間，提出并研制了適用于縣域級(jí)高比例新能源接入的大容量能量路由器裝備。裝備已通過(guò)型式試驗(yàn)驗(yàn)證。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和新能源汽車(chē)等多類型電源與負(fù)荷的協(xié)同控制，以及縣域100%新能源新型電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期獨(dú)立運(yùn)行，在大容量能量路由器控制保護(hù)技術(shù)方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了能量路由器電壓源換流器（VSC換流器）交流電壓主動(dòng)支撐、新能源接入系統(tǒng)故障穿越、孤島聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定切換等策略，完成VSC換流器全套控制保護(hù)策略設(shè)計(jì)，研制了國(guó)際首套110千伏/60兆瓦能量路由器VSC換流器控制保護(hù)系統(tǒng)。這些更新突破了新能源高比例、大規(guī)模接入縣域電網(wǎng)后帶來(lái)的系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)和可靠穩(wěn)定控制難題，有助于實(shí)現(xiàn)未來(lái)電網(wǎng)可靠、高效、協(xié)同運(yùn)行，提升新能源利用水平。

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