淺議電子式互感器在智能化變電站中的應(yīng)用

1、<p>　　淺議電子式互感器在智能化變電站中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃及發(fā)展，智能化變電站的設(shè)計(jì)及應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而在智能化變電站中，隨著電力系統(tǒng)對(duì)于設(shè)備的智能化水平及可靠性要求越來(lái)越高，原來(lái)的常規(guī)型互感器已經(jīng)難以滿足設(shè)計(jì)要求。本文針對(duì)目前較為新型的電子式互感器的原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)其在智能化變電站中的應(yīng)用提出相應(yīng)建議，為廣大設(shè)計(jì)工作者提供參考。 </p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：電子式互感器；智能化變電站；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：F407.63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　一、電子式互感器的制造標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)勢(shì)特性 </p><p>　　目前電子式互感器的制造標(biāo)準(zhǔn)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(luò)和系統(tǒng)》等標(biāo)準(zhǔn)，電子式互感器必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下進(jìn)行設(shè)汁、制造、試驗(yàn)和運(yùn)行。跟傳統(tǒng)互感器相比，電子互感器生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)增加了數(shù)字量的定義、原理、數(shù)舉描述、試驗(yàn)規(guī)定等較為明顯的規(guī)則。 </p><p>　　隨著國(guó)家建設(shè)智能化電網(wǎng)進(jìn)程的加快，智能化變電站的設(shè)計(jì)及應(yīng)用越發(fā)廣泛。而常規(guī)型的互感器由于其絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)高昂、磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)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(jià)低等特點(diǎn)，能滿足智能化變電站的實(shí)際運(yùn)行要求。隨著智能化變電站中GIS、HGIS的普遍應(yīng)用和特高壓變電站的建設(shè)，電子式互感器在智能化變電站工程建設(shè)應(yīng)用上的實(shí)踐及優(yōu)化顯得尤為重要。而國(guó)外的品牌公司在電子式互感器的研發(fā)及應(yīng)用上也取得了一些成果并且應(yīng)用到電力系統(tǒng)建設(shè)中。我國(guó)目前已有大約50個(gè)采用電子式互感器的智能化變電站成功投運(yùn)，電壓等級(jí)從10kV到500kV不等，其應(yīng)用范圍包含獨(dú)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(xué)型和電原理型兩大類。光學(xué)型具有靈敏度高、絕緣性能憂異的特點(diǎn)，但是有微弱信號(hào)檢測(cè)、環(huán)境因素光學(xué)傳感材料長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及工裝技術(shù)等問(wèn)題，短期內(nèi)不易實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。國(guó)外商業(yè)運(yùn)行較為廣泛的是電原理型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，穩(wěn)定型好。從電子式互感器的安裝方式來(lái)分，可分為獨(dú)立支撐

6、型、獨(dú)立懸掛型、GIS型和套管型。獨(dú)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(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。而獨(dú)立懸掛型不太符合工程要求和相關(guān)規(guī)范，國(guó)內(nèi)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(chǎng)地布置效應(yīng)高，受到普遍歡迎。 </p><p>　　在工程實(shí)際應(yīng)用中，電子互感器又分為有源電子式互感器和無(wú)源電子式互感器兩種。有源電子式互感器利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，對(duì)于電流互感器

7、采用Rogowski線圈，對(duì)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(tái)傳感頭部分具有需電源供電的電子電路，在一次平臺(tái)上完成模擬量的數(shù)值采樣，利用光纖傳輸將數(shù)字信號(hào)傳送到二次的保護(hù)、測(cè)控和計(jì)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(dú)立式，GIS式電子式互感器，GIS 光電互感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yīng)用 </p><p>　　智能化變電站是指在變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)中，站內(nèi)的電氣一次設(shè)備和電氣二次裝置之間實(shí)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(tái)，不再是獨(dú)立孤立的設(shè)備操作系統(tǒng)。在這個(gè)全站統(tǒng)一的通信和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)上，額可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)主要設(shè)備及裝置之間的只能互通和相互操作。 </p><p>　　要達(dá)到智能化變電站的要求，必須要使一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化。

9、因此智能化變電站的核心技術(shù)就包含了：①智能化體系架構(gòu)；②數(shù)字化一次設(shè)備技術(shù)，包括ETA、ETV、智能化斷路器、智能化變壓器、一次設(shè)備在線檢測(cè)等；③基于智能化平臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)，包括繼電保護(hù)、測(cè)控裝置、故障錄波、安穩(wěn)裝置、動(dòng)態(tài)檢測(cè)、電能質(zhì)量檢測(cè)、變電站仿真、遙視系統(tǒng)等；變電站其他數(shù)據(jù)計(jì)量?jī)?nèi)容，如試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境記錄、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量等。以下圖為例，用以太網(wǎng)架構(gòu)的智能化通信模式為主進(jìn)行方案配置的在智能變電站設(shè)計(jì)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(shè)備的關(guān)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(jí)配置電子式互感器，通過(guò)光纖輸出全控制室內(nèi)的間隔合并器裝置，整條信號(hào)通道按雙重化配置。②110kV電壓等級(jí)配置電子式互感器需要出至控制室內(nèi)的間隔合并器裝置。③10 kV布置在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，視組屏方式而定，如集中組屏則輸出模擬信號(hào)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(hào)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(guò)電子式零序互感器實(shí)現(xiàn)。⑤TV并列功能、合并器同時(shí)接收兩只ETV的數(shù)字量，根據(jù)橋開(kāi)位置和刀閘位置選擇一路轉(zhuǎn)發(fā)給二次設(shè)備。⑥變壓器管配置電子式互感器通過(guò)光纖輸出至控制室內(nèi)的間隔合并器裝置。⑦變壓器溫度側(cè)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(guò)光纖輸出全控制室內(nèi)的間隔合并器裝置。⑨GIS的ETA體積遠(yuǎn)小于常規(guī)互感器GIS

12、的TA室形成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　隨著電壓等級(jí)的升高，電子式互感器的綜合優(yōu)勢(shì)就更加明顯，尤其對(duì)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(dòng)熱穩(wěn)定，適應(yīng)強(qiáng)電磁環(huán)境，這是常規(guī)互感器不可比擬的優(yōu)勢(shì)。日本1000kV特高壓試驗(yàn)場(chǎng)就應(yīng)用丁電子式互感器技術(shù)，不再敷設(shè)大量電纜，二次光纖接線，縮短工程周期；減少通道重復(fù)建設(shè)和投資，方便變電站的擴(kuò)建及自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)充；減少投運(yùn)時(shí)間及設(shè)備的退

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

14、誤差的影響，應(yīng)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(zhǎng)漂移小的發(fā)光光源、純凈且經(jīng)過(guò)多次提拉的電光晶體等，采用溫控法、雙光路溫度補(bǔ)償法，雙晶體溫度補(bǔ)償、硬件電路補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償?shù)确椒ㄟM(jìn)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(wèn)題，其輸出接口沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)尚未規(guī)范化，頻率響應(yīng)、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比、波形畸變、穩(wěn)定性的檢驗(yàn)需有特殊

15、規(guī)范。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　隨著光纖傳感技術(shù)、光纖通信技術(shù)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(shè)中的應(yīng)用將越發(fā)廣泛。如何發(fā)揮電子式互感器的工程優(yōu)勢(shì)，以專題研究的方式突破其應(yīng)用瓶頸規(guī)避其問(wèn)題，將成為互感器研發(fā)工作者的艱巨任務(wù)。而變電站設(shè)計(jì)工作者應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)技術(shù)革新，將最新的技術(shù)成果應(yīng)用于工程實(shí)際，發(fā)揮

16、電子式互感器的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化智能化變電站的設(shè)計(jì)及施工過(guò)程。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 馮祎鑫，電子式互感器及其在智能變電站中的應(yīng)用[J]，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(diǎn)[J]．變壓器，2003(05) </p>