電子式互感器對電力系統的應用分析

王 俊

貴州電網有限責任公司畢節供電局

電子式互感器對電力系統的應用分析

王 俊

貴州電網有限責任公司畢節供電局

；在電力工業不斷發展以及電網電壓等級逐漸提升的背景下，對于高電壓、大電流其測量要求也在逐步提升中，基于此，本文分析了電子式互感器對于電力系統的應用分析。

電子式互感器；電力系統；應用

引言

隨著社會經濟的持續發展，人們對電能的需求越來越多，輸電系統不斷擴容，同時不斷提升運行電壓等級，以往電磁式電流、電壓互感器或電容式電壓互感器，暴露出如絕緣要求高、磁飽和、鐵磁諧振、動態范圍小、頻帶窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺點。電子式互感器是采用磁光、電光變換原理或由無鐵芯線圈構成的新型互感器，能夠向計量保護裝置直接傳輸數字信號，在保證電力系統穩定、高效運行的同時精簡了二次設備。目前，數字化和信息化已延伸到了電力系統中，電力系統升級改造勢在必行。而當前，各種自動化變電站和各個市區、鄉鎮的電網系統改造已開始使用電子式互感器這種先進的數字系統。

1 、電子式互感器概述

隨著電力系統的發展，發電和輸變電的容量不斷增加，為了減小變電站的占地面積和建設空間，提高電力系統的自動化程度，現階段設計的電流互感器需要滿足“智能化、數字化、一體化、光纖化”的要求。智能化是指增加網絡和微機在電氣測量中的運用，賦予互感器一定的自我判斷和識別能力，主要通過在外圍的電路上作一些改進及在軟件上進行優化。數字化是指要盡量減少傳統的模擬信號指針式讀數盤的使用，采用數字式的儀表，減小測量中因讀數不準而引起的人為誤差。一體化是指將多相電流互感器甚至是多相電流互感器和電壓互感器做成成套設備，這樣可以減少一次設備的體積，節約大量的人力、物力。光纖化是指在測量系統中，采用光纖傳輸信息，消除電磁場對測量結果的影響。針對目前電力系統的發展趨勢可以預測，在不久的將來，新型實用電子式互感器將取代傳統的電磁式互感器，電子式電流互感器就是其中的代表，它完全可滿足上述的要求。

2 、電子式互感器的應用分析

2.1 對繼電保護的影響

對設備硬件、軟件產生影響。電磁式互感器的模擬輸出信號需要經過采樣保持、多路轉換開關、A/D變換才能傳輸到繼電保護等二次裝置。相比較而言，電子式互感器的輸出信號是數字信號，易與數字式保護/儀表接口，簡化微機保護裝置的硬件，提高設備可靠性，降低成本。采用電子式互感器后，數字式繼電保護和監控裝置通過數字接口(IEC61850-9-1/IEC61850-9-2協議)接受合并單元輸出的數字信號即可。目前國內各二次設備廠家均開發有數字式繼電保護和測控裝置，因此設備硬件能夠很好地適應電子式互感器。電子式互感器可以為保護提供許多新功能，許多測量的功能可在保護中實現，并且可以記錄故障初瞬間和斷路器預分合時刻的波形，具有錄波和開關狀態監視的功能。擴展功能的同時，電子式互感器還增強了繼電保護的可靠性。

2.2 對差動保護的影響

造成線路差動保護誤動的主要原因是電磁型電流互感器容易飽和，所采取的差動保護抗CT飽和措施使保護算法和判據更加復雜，可靠性降低。由于電子式電流互感器具有無磁飽和等優點，基于電子式電流互感器的差動保護就能夠大大簡化相應的動作判據，提高快速性和可靠性，降低比率制動差動保護的動作定值和比率制動系數，提高差動保護的靈敏性。當采用傳統的電流互感器時，假設母線區外短路，連接在母線故障支路的CT發生飽和容易誘發母線保護誤動。電子式電流互感器具有高保真傳變特性，能夠為瞬時值母線差動以及快速母線差動保護提供基礎，提高保護的快速性和可靠性，并且能夠大大簡化母線差動的判據。

2.3 對變電站的影響

電子式電流電壓互感器是一種可計量電壓電流參量，兼具測量、保護功能的新型電力設備。電子式電流互感器可達到測量級0.2或0.2S級，保護級5P級；電子式電壓互感器可達到測量級0.2級，保護級3P級。電子式互感器輸出數字信號，信號輸送與二次設備處理都不會產生附加誤差，進一步提高了測量精度，保護功能也有所改進。數字智能電網改造與建設已是大勢所趨，并且電子式互感器的應用也將成為智能電網一個未來發展趨勢。在電網自動化升級改造中，智能開關設備與光電式互感器機電一體化設備的研發與應用，使智能電網迎來了數字時代。在高壓和超高壓變電站中，電力數據的測控與保護、故障錄波，以及A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等其他自動裝置的I/O單元，都將成為智能一次設備的主題架構。智能一次設備中的控制回路和傳感器均采用數字化設計。而在中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關柜上，實現了變電站機電一體化設計。從物理角度來分析，數字化變電站自動化系統主要由智能化的一次設備與網絡化的二次設備組成。在電子式互感器下邊采用光電采集部分。采用的是TI公司生產的高性能數字處理芯片DSP2407，該芯片可提供40MHz的處理速度，同時采用128點采樣，這樣提高了系統的精確度。經過數字處理芯片的邏輯控制后，通過光纖將電流和電壓的數字信號傳輸到主控室的保護屏上。采用雙看門狗的結構方式，提高系統的穩定性。

3 、結語

電子式互感器具有抗電磁干擾，不飽和，測量范圍大，體積小，重量輕等優點，能夠滿足現代電力系統發展的要求。電子式互感器已有國際標準IEC60044-7(電子式電壓互感器)和IEC60044-8(電子式電流互感器)，標準對電子式互感器的構成、試驗及輸出接口等進行了規定。標準的制定將進一步規范并推進電子式互感器的研制及推廣應用。國內外研究實踐表明，電子式互感器具有明顯的技術和價格優勢，估計110kV電子式互感器每臺成本1萬元左右，220kV電子式互感器每臺成本2萬元左右。因絕緣結構簡單，電壓等級越高，電子式互感器的價格優勢越明顯。由此可見，電子式互感器應用于電力系統前景廣闊。

[1]張建超，劉曉波，張飛，閆璐明，郭繼芳，郭小燕.電子式高壓電力互感器的發展現狀及在電力系統中的應用[J].高壓電器，2009，04：106-110.

[2]謝瓊香.電子式電流互感器傳變特性及其對繼電保護的影響[D].廣東工業大學，2013.