淺議電子式互感器在智能化變電站中的應用

1、<p>　　淺議電子式互感器在智能化變電站中的應用</p><p>　　摘要：隨著國家智能電網(wǎng)建設的規(guī)劃及發(fā)展，智能化變電站的設計及應用也越來越廣泛，而在智能化變電站中，隨著電力系統(tǒng)對于設備的智能化水平及可靠性要求越來越高，原來的常規(guī)型互感器已經(jīng)難以滿足設計要求。本文針對目前較為新型的電子式互感器的原理及優(yōu)勢進行對比分析，并對其在智能化變電站中的應用提出相應建議，為廣大設計工作者提供參考。 </p

2、><p>　　關鍵詞：電子式互感器；智能化變電站；應用 </p><p>　　中圖分類號：F407.63 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、電子式互感器的制造標準及優(yōu)勢特性 </p><p>　　目前電子式互感器的制造標準包括IEC60044-7《電子式電壓互感器》、1EC60044-8《電子式電流互感器》、IEC61850《

3、變電站網(wǎng)絡和系統(tǒng)》等標準，電子式互感器必須在標準規(guī)范下進行設汁、制造、試驗和運行。跟傳統(tǒng)互感器相比，電子互感器生產(chǎn)制造標準增加了數(shù)字量的定義、原理、數(shù)舉描述、試驗規(guī)定等較為明顯的規(guī)則。 </p><p>　　隨著國家建設智能化電網(wǎng)進程的加快，智能化變電站的設計及應用越發(fā)廣泛。而常規(guī)型的互感器由于其絕緣結構復雜、體積龐大、造價高昂、磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小，已經(jīng)不適用于智能化變電站的可靠性要求。電子式互感器則具

4、有絕緣性能和暫態(tài)特性好、可靠性高、體積小、造價低等特點，能滿足智能化變電站的實際運行要求。隨著智能化變電站中GIS、HGIS的普遍應用和特高壓變電站的建設，電子式互感器在智能化變電站工程建設應用上的實踐及優(yōu)化顯得尤為重要。而國外的品牌公司在電子式互感器的研發(fā)及應用上也取得了一些成果并且應用到電力系統(tǒng)建設中。我國目前已有大約50個采用電子式互感器的智能化變電站成功投運，電壓等級從10kV到500kV不等，其應用范圍包含獨立型、GIS型、變

5、壓器套管型等。 </p><p>　　二、電子式互感器的主要型式及比較 </p><p>　　電子式互感器的主要型式按原理不同可分為光學型和電原理型兩大類。光學型具有靈敏度高、絕緣性能憂異的特點，但是有微弱信號檢測、環(huán)境因素光學傳感材料長期穩(wěn)定性以及工裝技術等問題，短期內不易實現(xiàn)工程應用。國外商業(yè)運行較為廣泛的是電原理型，結構簡單可靠，穩(wěn)定型好。從電子式互感器的安裝方式來分，可分為獨立支撐

6、型、獨立懸掛型、GIS型和套管型。獨立支撐型外觀和常規(guī)互感器相似，也最能體現(xiàn)電子式互感器的優(yōu)點，應用最為廣泛。而獨立懸掛型不太符合工程要求和相關規(guī)范，國內較少采用。CIS型和套管型電子式互感器因其體積和重量比電流互感器小很多，場地布置效應高，受到普遍歡迎。 </p><p>　　在工程實際應用中，電子互感器又分為有源電子式互感器和無源電子式互感器兩種。有源電子式互感器利用電磁感應等原理感應被測信號，對于電流互感器

7、采用Rogowski線圈，對于電壓互感器采用電阻、電容或電感分壓等方式。有源電子式互感器的高壓平臺傳感頭部分具有需電源供電的電子電路，在一次平臺上完成模擬量的數(shù)值采樣，利用光纖傳輸將數(shù)字信號傳送到二次的保護、測控和計量系統(tǒng)。有源電子式互感器又可分為封閉式氣體絕緣組合電器（GIS）式和獨立式，GIS式電子式互感器，GIS 光電互感器結構簡單，包括傳感頭、采集器和合并器。 </p><p>　　三、電子式互感器在智能

8、化變電站中的應用 </p><p>　　智能化變電站是指在變電站規(guī)劃設計中，站內的電氣一次設備和電氣二次裝置之間實現(xiàn)了數(shù)字化通信，全站具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和通信平臺，不再是獨立孤立的設備操作系統(tǒng)。在這個全站統(tǒng)一的通信和數(shù)據(jù)處理平臺上，額可以實現(xiàn)各個主要設備及裝置之間的只能互通和相互操作。 </p><p>　　要達到智能化變電站的要求，必須要使一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化、數(shù)據(jù)平臺標準化。

9、因此智能化變電站的核心技術就包含了：①智能化體系架構；②數(shù)字化一次設備技術，包括ETA、ETV、智能化斷路器、智能化變壓器、一次設備在線檢測等；③基于智能化平臺的自動化系統(tǒng)技術，包括繼電保護、測控裝置、故障錄波、安穩(wěn)裝置、動態(tài)檢測、電能質量檢測、變電站仿真、遙視系統(tǒng)等；變電站其他數(shù)據(jù)計量內容，如試驗驗證環(huán)境記錄、相關技術標準計量等。以下圖為例，用以太網(wǎng)架構的智能化通信模式為主進行方案配置的在智能變電站設計模型。 </p>

10、<p>　　在智能化變電站的方案配置中，電子式互感器起著決定性設備的關鍵作用。其選型和配置一般需要遵循以下原則：①500kV、220 kV電壓等級配置電子式互感器，通過光纖輸出全控制室內的間隔合并器裝置，整條信號通道按雙重化配置。②110kV電壓等級配置電子式互感器需要出至控制室內的間隔合并器裝置。③10 kV布置在開關柜內，視組屏方式而定，如集中組屏則輸出模擬信號經(jīng)智能終端數(shù)字化后至控制室合并器，TV合并器輸出數(shù)字信號給各間

11、隔的智能終端。④電容器的合并器需增加一路常規(guī)TV(100v)輸入通道。小電流接地選線功能通過電子式零序互感器實現(xiàn)。⑤TV并列功能、合并器同時接收兩只ETV的數(shù)字量，根據(jù)橋開位置和刀閘位置選擇一路轉發(fā)給二次設備。⑥變壓器管配置電子式互感器通過光纖輸出至控制室內的間隔合并器裝置。⑦變壓器溫度側量由電子式互感器輸山1A模擬電流至主控制。⑧GIS配置電子式互感器，通過光纖輸出全控制室內的間隔合并器裝置。⑨GIS的ETA體積遠小于常規(guī)互感器GIS

12、的TA室形成標準設計。 </p><p>　　隨著電壓等級的升高，電子式互感器的綜合優(yōu)勢就更加明顯，尤其對于超高壓和特高壓系統(tǒng)，電子式互感器絕緣性能和暫態(tài)特性優(yōu)良，能承受高水平的動熱穩(wěn)定，適應強電磁環(huán)境，這是常規(guī)互感器不可比擬的優(yōu)勢。日本1000kV特高壓試驗場就應用丁電子式互感器技術，不再敷設大量電纜，二次光纖接線，縮短工程周期；減少通道重復建設和投資，方便變電站的擴建及自動化系統(tǒng)的擴充；減少投運時間及設備的退

13、山次數(shù)和退出時間，提高設備的使用效率，方便設備的維護和更新，減少變電站壽命周期內的總體成本。 </p><p>　　四、電子式互感器工程應用問題及規(guī)避措施 </p><p>　　電子式互感器在工程應用上存在的主要問題是：溫度的變化會引起光路系統(tǒng)的變化引起晶體除具有電光效應外的彈光效應、熱光效應等干擾效應，導致絕緣子內光學電壓傳感器的工作穩(wěn)定性減弱。因此在實際應用中，對于溫度變化所產(chǎn)生的測量

14、誤差的影響，應提高光路系統(tǒng)（如光電二極管）的抗干擾能力。如使用溫度穩(wěn)定性好，且波長漂移小的發(fā)光光源、純凈且經(jīng)過多次提拉的電光晶體等，采用溫控法、雙光路溫度補償法，雙晶體溫度補償、硬件電路補償和軟件補償?shù)确椒ㄟM行合理規(guī)避。 </p><p>　　此外，不同類型的電子式互感器還存在與原常規(guī)電流互感器的接口兼容問題，其輸出接口沒有統(tǒng)一標準，產(chǎn)品的標準尚未規(guī)范化，頻率響應、動態(tài)范圍、信噪比、波形畸變、穩(wěn)定性的檢驗需有特殊

15、規(guī)范。 </p><p><b>　　五、結束語 </b></p><p>　　隨著光纖傳感技術、光纖通信技術的飛速發(fā)展，電子式互感器在智能化變電站中的以及電力系統(tǒng)建設中的應用將越發(fā)廣泛。如何發(fā)揮電子式互感器的工程優(yōu)勢，以專題研究的方式突破其應用瓶頸規(guī)避其問題，將成為互感器研發(fā)工作者的艱巨任務。而變電站設計工作者應及時跟進技術革新，將最新的技術成果應用于工程實際，發(fā)揮

16、電子式互感器的優(yōu)勢，優(yōu)化智能化變電站的設計及施工過程。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 馮祎鑫，電子式互感器及其在智能變電站中的應用[J]，科技創(chuàng)新導報，2012(10) </p><p>　　[2] 王少奎．電子式電流互感器的發(fā)展現(xiàn)狀及研制難點[J]．變壓器，2003(05) </p>