電子式數字通信技術分析

于慶　劉旭虹　張可健

摘 要：隨著科技的不斷發展，在當前的數字化變電站當中，電子式互感器正在得到越來越廣泛的應用。在數字技術的發展和應用之下，電子式互感器的技術不斷提升，極大地提升了其應用性能。與傳統的電磁式互感器相比，電子式互感器具有絕緣性能好、頻帶卷、簡易便攜等優勢，其中的數字同步和數字通信技術等具有十分重要的作用，因此，本文對電子式互感器中數字同步和數字通信技術進行了分析。

關鍵詞：電子式互感器；數字同步；數字通信技術

1 電子式互感器

1.1 基本概念

在設計電子式互感器的結構時，對于高精度采集模擬電信號的任務，需要利用采集器來實現，使電信號得到傳遞。在電子式互感器當中，外部接口數字化、傳感原理新型化等是其中的重要內容。在光學無源電子式互感器當中，傳輸和采集信號的傳輸介質使光學器件，其信號傳變性能十分優良。此外，還有一種非光學有源電子式互感器，在此類電子式互感器當中，高精度信號是由高壓側電子回路進行采集，通過對羅氏線圈等傳感器、數據采集電路等進行應用，向低壓地電位傳輸采集的信號。

1.2 主要特點

在電力系統當中，隨著數字化、智能化程度的不斷提高，電子式互感器能夠很好地滿足實際應用需求，具有很高的測量精度，而且在不同的荷載狀態下，也不會影響其測量精度。同時，電子式互感器的絕緣性良好，具有較高的安全性。[1]電壓互感器短路或電流互感器開路的風險不存在，同時具有較大的電子式互感器動態范圍。在電子式互感器中，沒有鐵芯存在，因而不會發生鐵磁諧振，具有良好的暫態特性、易攜帶性、輕便性等特點。

1.3 輸出信號

在電子式互感器當中，主要包括模擬信號、數字信號等輸出信號的類型。測量的數字信號輸出電流為2D41H的測量值，電壓保持為2D41H、電流保護數值保持在01CFH，在模擬信號輸出的電流互感器當中，數值為4伏、225毫伏、150毫伏。

1.4 配置原則

在110千伏及以上的電壓環境中，綜合考慮成本和技術方面的問題，可采用常規互感器、電子式互感器，如果對于66千伏以下的電壓來說，用戶外敞開配電裝置保護測控集中布置的基礎上，也可采用常規傳感器、電子式傳感器。[2]如果保護測控下放布置，則不應采用常規傳感器。

2 數字同步技術的應用

在傳統電磁式互感器當中，是連續輸出模擬量，同時模擬量同步狀況較為良好，而不同傳感器的傳變角差是其主要區別。而在實際應用中，傳變角差數值都會很小，因此基本可以忽略。而在電子式傳感器當中，除了模擬化傳感頭之外，還包括數字處理、模擬信號到數字信號的轉換，所以在應用電子式傳感器的過程中，必須對數據同步的問題加以解決。而在電子式互感器的同步方面，涉及了很多相關的內容。[3]在相同間隔當中，數據計算對于母線電壓、線路電壓、功率因數、電流、電壓、無功功率、有功功率等同步都發揮著重要的作用。根據相關技術規范標準來開，在一個間隔當中，同一單元最多能夠對12個測量量進行處理和輸出，因此，應當保持這些測量量之間的良好同步。在變電站當中，一些設備需要對多個不同間隔的電流、電壓數據進行應用，例如平行雙線橫聯差動保護裝置、集中式母線保護設備、集中式小電流接地選線設備等，在相關間隔中，應當確保同步的合并單元輸出數據。對于輸電線路，如果差動保護方式為數字式縱聯電流，在線路各側，也應保持同步的數據，也涉及了很多相關的變電站。在電網檢測系統當中，需要對全系統同步相角測量進行提供，在全系統當中，也可能實現同步的數據采集。

3 數字通信技術的應用

在高壓傳感器當中，通常會輸出較小的數值模擬量，在傳輸過程中，為了對損耗進行降低，在傳輸當中通常利用離散數字信號。而在光纖通信當中，還應當利用光信號對電子信號輸入進行轉變，在光纖當中進行傳輸，進而完成通信的過程。相比于模擬通信，數字通信具有更高的質量，在通信系統當中，其應用也更為廣泛。數字通信中對電路信號進行調制的主要方式就是數據編碼，對數字信號進行調制，使之形成光信號實現光纖傳輸，利用光電轉換器在接收端對光信號進行接收，重新轉化為數字信號，完成傳輸信號的任務。光源是數字光纖通信中的主要信號，因此，選擇傳輸碼，對于數字通信來說非常重要。很多碼型都可以應用在光纖通信當中，例如偽雙極性碼、插入比特碼、mBnB碼等。在實際選擇中，應當注重選擇具有一定獨立性的比特序列，可以檢測的接收誤碼、誤碼的擴展性很小，為了提取信息方便，不能有長串的1或0出現，同時還應控制較少的碼速率提升較低的碼光功率代價。電子式互感器由于具有較短的傳輸距離，并且在能量供應中可能存在一定的問題，因此，難以有效地通過以上的編碼方式加以實現。因此，利用數字傳輸的方式，采用數據編碼、V/F-F/V、異步串行傳輸等方法，能夠更好地確保測量精度。在光纖數字通信當中，應當先編碼數字信號，然后通過光纖進行傳輸，在電子互感器當中，也可應用這種方法。根據電子式互感器的特點來看，在傳輸信號的過程中，可以采用雙穩觸發器、門電路觸發器等。在開始每個數據的時候，對輸出狀態利用雙穩觸發器進行翻轉，在中間時段的數據當中，如果數據為0，則保持不變的雙穩觸發器狀態，如果數據為1，則其輸出狀態由雙穩觸發器再次進行翻轉。在這種編碼方式的實現當中，為了更好地發揮作用，應當確保初始狀態為0的編碼電路，并根據系統時鐘頻率的二分之一設定數據時鐘頻率。在低壓側當中，為了對原始數據進行更為準確的翻譯，應當在低壓側恢復和處理相應的時鐘和數據。在數字通信技術的應用當中，時鐘信號的恢復發揮著至關重要的作用，對于電子互感器整個系統的傳輸質量、傳輸距離等，都會產生極大的影響和作用。在恢復時鐘信號的步驟中，其目的是為了更好地判斷接收到的數據信號，對穩定的數據信號進行恢復，從而將抖動和噪聲除去，為后續的處理和傳輸提供便利，在這樣的情況下，能夠提供相應的特別信號，為系統的良好運行提供支持。

4 結語

在當前的社會當中，電力能源是一種非常重要的能源，因此電力系統的良好運行狀態有著重要的意義。在電力系統運行狀態的控制與檢測當中，電子式互感器是一種十分常用的設備，對于電力系統網絡的良好運行發揮著極大的作用。隨著科技的發展，在電子式互感器當中，數字技術得到了更為良好的應用，而其中的數字同步技術、數字通信技術等，在實際應用當中也發揮出了更為良好的作用和效果。

參考文獻：

[1] 楊新華，殷玉洋，韓永軍.電子式互感器數字接口的研究與設計[J].工業儀表與自動化裝置，2012（02）：40-

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[2] 羅彥，段雄英，鄒積巖，王寧，鄭占鋒.電子式互感器中數字同步和數字通信技術[J].電力系統自動化，2012

（09）：77-81+91.

[3] 張明珠，李開成，李振興，易楊.基于高精度采集卡的電子式互感器校驗系統設計[J].電力系統保護與控制，

2010（15）：114-118.

作者簡介：于慶（1994—），男，吉林洮南人，沈陽理工大學學生。

劉旭虹（1995—），女，遼寧朝陽人，沈陽理工大學學生。

張可健（1996—），男，黑龍江肇東人，沈陽理工大學學生。