电子式互感器在智能变电站中的应用研究

国网湖北省电力有限公司荆门供电公司 郑凤朝 胡小青 蒋小维

0 引言

采样数字化是智能变电站建设的重要方面，而电子式互感器是智能变电站常用的装置之一。在早期的智能化装备研究中，电子式互感器研究取得了很大进展[1-2]。在实际的变电站应用电子式互感器时，需要对选择的原理、设备的布置以及继电保护影响等方面予以考虑。本文针对上述问题提出解决方案，旨在整体提高其应用的可靠性。

1 电子式互感器划分

根据高压侧有无供电电源，电子互感器被分有两种，有源式互感器与无源式互感器。有源式电压互感器无需安装在高压侧，其可靠性很高，能够直接用于直流系统供电。其对比无源式光学电压互感器，无论在运行上或是价格上均具有很大优势。

2 电子式互感器配置原则

电子式电压互感器在智能变电站的配置原则通常为：母线配置的三相电子式电压互感器出线需要根据检同期要求来配置，间隔的电压都取自母线上的互感器。由于智能变电站与常规的变电站的基本模式区别不大，各间隔的合并单元与高压侧通过光纤连接来获取电压。这种配置方式也存在一定的缺点，母线的可靠性直接影响着各间隔，当有故障出现时，不能维持电网的稳定运行[3]。

3 电子式互感器及合并单元的布置

3.1 电子式互感器

电子式互感器线圈数量较传统型的更少并且绝缘操作简单，体积小，重量轻，能够和其他设备组合安装，压缩配电装置的尺寸，并且节约占地。主变压器带接地开关，中性点所连的电流互感器按图1所示，当图1中的接地开关处于打开状态，此时电流互感器位于高电位，按照配置原则，应该采用无源式互感器。考虑到成本、运行可靠性等一系列因素，采用有源互感器更为合理。为了解决这个矛盾，提出一种新的接线方案，实现的功能没有改变，互感器置于地电位，采用有源的电子式互感器为设备供电，接线方式如图2所示。

图1 接线方式

图2 新型接线方式

3.2 合并单元

实现采样数字化有时可以结合常规互感器以及电子式互感器，通过电缆将互感器及合并单元连接，合并单元置于智能组件柜中，当智能变电站使用电子式互感器时，输出的为数字信号，因此合并单元不需要接地处理，且电子式互感器放置在柜子内更加有利于其安全稳定运行。

4 电子式互感器对继电保护的影响及对策

当某间隔的ELT额定一次电流波动较大时，系统的短路电流可能远远超过一次电流额定电流，这时可能会出现数字饱和现象。当出现数字饱和时，电流为平顶波，差动保护中含有不平衡电流，可能会出现保护误动的情况。为了解决数字饱和想象，首先可以考虑将一次电流的大小重新合理的规划，其次是对保护装置的优化算法更加深入的研究。

4.1 ECT小电流情况下继电保护对策

由于传统互感器能够设置抽头，实现灵活变比的功能。而电子式互感器由于自身的特点，无法实现上述功能，即使能够消除小电流的影响，也会存在二次设备的适应性的问题。为了解决这一问题，可以考虑将Rogowski线圈和低功率铁芯线圈配合使用。Rogowski线圈用于保护装置存在大电流的情况，低功率铁芯线圈用于存在小电流的情况。通过配合使用能够提高互感器适应能力和保护运行的可靠性。

4.2 保护装置优化算法

目前关于变压器差动保护与母差保护已经研究的相当成熟，保护判据有波形相似度识别等，很少出现误动的情况发生。对于电子式互感器的研究相对较少，同时会由于波形截顶的情况发生，导致波形识别不再适用。需要进一步研究保护配置优化算法和判据，避免造成误动，提高可靠性。

5 结论

当电子设备可以置于低电位使用时，首选有源电子式电流互感器。对于电子设备如AIS等，宜用无源电子式电流互感器。电子式互感器应该遵循节约占地原则以及安装原则，合并单位适宜布置在室内，解决小电流测量问题，必须改进优化算法。