核相是电力系统中一项常见工作,主要是用来确保两个系统间的相序和相位一致,从而为并列运行提供条件。通常在设备新建或改扩建后进行。
早期,核相仪都是采用有线型式。通过电阻分压,形成适合仪器测量的模拟电压,进行电压的比较,获得相位关系,原理如上图所示。这种方法,存在高压窜入的风险,因此逐步被无线核相仪所代替。
上图是无线核相仪工作原理d示意图。测量电压相位的原理大家基本上都是一样的,就是获得电压波形后,采用过零点判别的方法获得相位关系。
利用分布电容
这种方法是利用采集设备与大地之间存在的分布电容,在采集设备中设置电容元件,与对地分布电容形成串联回路,实现对电压的测量。由于都是容性元件,采集设备得到的电压相位与被测电压相位是相同的。
当然由于分布电容的数值是随机的,因此电压的幅值并不能够被准确的测量。
利用电磁感应原理
文献里很多都描述了利用电磁感应的原理,进行电压相位的测量。
根据文献的描述,高压导体附近会有较强的磁场,采集设备靠近高压导体时,利用电极和电感会感应出电动势。电动势与导体中电流大小、采集设备与导体的距离以及电感的参数有关。
得到电动势后,就可以获得高压导体电压的相位。
对于这种方法,我有一些疑惑。核相试验,都是在电力系统的断开点进行的,测量点只有电压,没有电流。而上面描述的获得的电动势与导体中的电流有关,这在原理上是说不通的。当然试验时,采集设备所接触的高压导体,一定能产生电场,而电场又会伴随着磁场的存在,或许资料给出的测量原理是基于这样一种途径。
另外,如果测量点附近有其它电流回路,则一定也会产生磁场。这一磁场也会通过采集设备的电极和电感等元件产生干扰,对测量结果产生影响。考虑到变电站是一个强电磁场的环境,这种干扰的影响或许很大。