电子式互感器对电力系统的应用分析

王 俊

贵州电网有限责任公司毕节供电局

电子式互感器对电力系统的应用分析

王 俊

贵州电网有限责任公司毕节供电局

；在电力工业不断发展以及电网电压等级逐渐提升的背景下，对于高电压、大电流其测量要求也在逐步提升中，基于此，本文分析了电子式互感器对于电力系统的应用分析。

电子式互感器；电力系统；应用

引言

随着社会经济的持续发展，人们对电能的需求越来越多，输电系统不断扩容，同时不断提升运行电压等级，以往电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器，暴露出如绝缘要求高、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。电子式互感器是采用磁光、电光变换原理或由无铁芯线圈构成的新型互感器，能够向计量保护装置直接传输数字信号，在保证电力系统稳定、高效运行的同时精简了二次设备。目前，数字化和信息化已延伸到了电力系统中，电力系统升级改造势在必行。而当前，各种自动化变电站和各个市区、乡镇的电网系统改造已开始使用电子式互感器这种先进的数字系统。

1 、电子式互感器概述

随着电力系统的发展，发电和输变电的容量不断增加，为了减小变电站的占地面积和建设空间，提高电力系统的自动化程度，现阶段设计的电流互感器需要满足“智能化、数字化、一体化、光纤化”的要求。智能化是指增加网络和微机在电气测量中的运用，赋予互感器一定的自我判断和识别能力，主要通过在外围的电路上作一些改进及在软件上进行优化。数字化是指要尽量减少传统的模拟信号指针式读数盘的使用，采用数字式的仪表，减小测量中因读数不准而引起的人为误差。一体化是指将多相电流互感器甚至是多相电流互感器和电压互感器做成成套设备，这样可以减少一次设备的体积，节约大量的人力、物力。光纤化是指在测量系统中，采用光纤传输信息，消除电磁场对测量结果的影响。针对目前电力系统的发展趋势可以预测，在不久的将来，新型实用电子式互感器将取代传统的电磁式互感器，电子式电流互感器就是其中的代表，它完全可满足上述的要求。

2 、电子式互感器的应用分析

2.1 对继电保护的影响

对设备硬件、软件产生影响。电磁式互感器的模拟输出信号需要经过采样保持、多路转换开关、A/D变换才能传输到继电保护等二次装置。相比较而言，电子式互感器的输出信号是数字信号，易与数字式保护/仪表接口，简化微机保护装置的硬件，提高设备可靠性，降低成本。采用电子式互感器后，数字式继电保护和监控装置通过数字接口(IEC61850-9-1/IEC61850-9-2协议)接受合并单元输出的数字信号即可。目前国内各二次设备厂家均开发有数字式继电保护和测控装置，因此设备硬件能够很好地适应电子式互感器。电子式互感器可以为保护提供许多新功能，许多测量的功能可在保护中实现，并且可以记录故障初瞬间和断路器预分合时刻的波形，具有录波和开关状态监视的功能。扩展功能的同时，电子式互感器还增强了继电保护的可靠性。

2.2 对差动保护的影响

造成线路差动保护误动的主要原因是电磁型电流互感器容易饱和，所采取的差动保护抗CT饱和措施使保护算法和判据更加复杂，可靠性降低。由于电子式电流互感器具有无磁饱和等优点，基于电子式电流互感器的差动保护就能够大大简化相应的动作判据，提高快速性和可靠性，降低比率制动差动保护的动作定值和比率制动系数，提高差动保护的灵敏性。当采用传统的电流互感器时，假设母线区外短路，连接在母线故障支路的CT发生饱和容易诱发母线保护误动。电子式电流互感器具有高保真传变特性，能够为瞬时值母线差动以及快速母线差动保护提供基础，提高保护的快速性和可靠性，并且能够大大简化母线差动的判据。

2.3 对变电站的影响

电子式电流电压互感器是一种可计量电压电流参量，兼具测量、保护功能的新型电力设备。电子式电流互感器可达到测量级0.2或0.2S级，保护级5P级；电子式电压互感器可达到测量级0.2级，保护级3P级。电子式互感器输出数字信号，信号输送与二次设备处理都不会产生附加误差，进一步提高了测量精度，保护功能也有所改进。数字智能电网改造与建设已是大势所趋，并且电子式互感器的应用也将成为智能电网一个未来发展趋势。在电网自动化升级改造中，智能开关设备与光电式互感器机电一体化设备的研发与应用，使智能电网迎来了数字时代。在高压和超高压变电站中，电力数据的测控与保护、故障录波，以及A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等其他自动装置的I/O单元，都将成为智能一次设备的主题架构。智能一次设备中的控制回路和传感器均采用数字化设计。而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。从物理角度来分析，数字化变电站自动化系统主要由智能化的一次设备与网络化的二次设备组成。在电子式互感器下边采用光电采集部分。采用的是TI公司生产的高性能数字处理芯片DSP2407，该芯片可提供40MHz的处理速度，同时采用128点采样，这样提高了系统的精确度。经过数字处理芯片的逻辑控制后，通过光纤将电流和电压的数字信号传输到主控室的保护屏上。采用双看门狗的结构方式，提高系统的稳定性。

3 、结语

电子式互感器具有抗电磁干扰，不饱和，测量范围大，体积小，重量轻等优点，能够满足现代电力系统发展的要求。电子式互感器已有国际标准IEC60044-7(电子式电压互感器)和IEC60044-8(电子式电流互感器)，标准对电子式互感器的构成、试验及输出接口等进行了规定。标准的制定将进一步规范并推进电子式互感器的研制及推广应用。国内外研究实践表明，电子式互感器具有明显的技术和价格优势，估计110kV电子式互感器每台成本1万元左右，220kV电子式互感器每台成本2万元左右。因绝缘结构简单，电压等级越高，电子式互感器的价格优势越明显。由此可见，电子式互感器应用于电力系统前景广阔。

[1]张建超，刘晓波，张飞，闫璐明，郭继芳，郭小燕.电子式高压电力互感器的发展现状及在电力系统中的应用[J].高压电器，2009，04：106-110.

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