劉芳芳 袁剛 任君

摘要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電保護(hù)和電氣設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高，電力系統(tǒng)向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點(diǎn)越來(lái)越明顯。而電子互感器的出現(xiàn)彌補(bǔ)了常規(guī)電磁式互感器的缺陷，解決了電力系統(tǒng)中諸多長(zhǎng)期存在的問(wèn)題?；诖?，本文詳細(xì)探討了電子互感器在數(shù)字化電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及電子互感器的特點(diǎn)和特性。

關(guān)鍵詞：電子互感器;數(shù)字化電力系統(tǒng);應(yīng)用

一、互感器的定義

互感器是按電、磁、光規(guī)律變換電壓或電流，將一次側(cè)的高壓或大電流變化為具有一定準(zhǔn)確度要求的低電壓、小電流信息供給測(cè)量?jī)x表及保護(hù)裝置使用?；ジ衅饔性S多功能，若某些裝置（測(cè)量?jī)x表與計(jì)量裝置）與互感器配合，則能測(cè)量一次系統(tǒng)許多功能，如一次系統(tǒng)電流和電壓?；ジ衅鞯男阅芎脡挠绊懙礁鱾€(gè)方面，例如，影響電力系統(tǒng)測(cè)量和計(jì)量正確性，互感器可分為兩類(lèi)：一類(lèi)按電壓測(cè)量分為電壓互感器，另一類(lèi)按電流測(cè)量分為電流互感器，組合互感器就是這兩種互感器的組合。

電子互感器特征包括：①傳感精度：電子互感器有多種輸出形式，但不是能量形式的輸出，輸出信號(hào)的精度高;②光纖傳輸：雖然電子互感器的信號(hào)傳輸方式有很多種，但最好、最合適的是光纖;③輸出數(shù)字化：據(jù)了解，數(shù)字量是電子互感器的最終輸出形式。

二、電子互感器的分類(lèi)

1、有源。此種互感器主要利用電磁原理來(lái)檢測(cè)信號(hào)，平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中需電子電路電源供應(yīng)。這樣，模擬值可在一次信息平臺(tái)上進(jìn)行采樣，數(shù)字信號(hào)可通過(guò)光纖和其他介質(zhì)傳輸?shù)接?jì)量系統(tǒng)。這種互感器可分為以下形式：第一種是獨(dú)立式，第二種是GIS式。前者采集單元主要安裝在瓷柱上，具有很強(qiáng)的絕緣功能。在電源方面，有光電池、分壓器、激光等形式的電力供應(yīng)，在工程應(yīng)用中，激光供電是主要的形式，其他供電方式配合。這種互感器的應(yīng)用不僅能降低工程造價(jià)，還能減少工程占地面積，體現(xiàn)出較強(qiáng)的應(yīng)用能力。后者主要是在接地外殼中合理安裝采集模塊，可直接應(yīng)用變電站直流電源供電，應(yīng)用方式相對(duì)簡(jiǎn)單。

2、無(wú)源。這種互感器主要利用磁光效應(yīng)來(lái)感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，在傳感頭設(shè)置過(guò)程中，無(wú)需安裝復(fù)雜的供電系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)線(xiàn)性更好。在實(shí)際工程應(yīng)用中，這種互感器通過(guò)光纖傳輸一次電流或電壓信號(hào)，因此可在主控室控制或調(diào)解電流。同時(shí)，這種互感器能有效地將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)組U，從而對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行有效保護(hù)和測(cè)量，最終應(yīng)用于工程中。然而，這種互感器在傳感頭上呈現(xiàn)出更復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，因此在具體應(yīng)用中會(huì)受到各種形式的環(huán)境因素影響，如環(huán)境中的溫度或振動(dòng)因素，從而影響其應(yīng)用進(jìn)程。我國(guó)設(shè)計(jì)的互感器不符合當(dāng)前變電站工程應(yīng)用的實(shí)際要求，技術(shù)研究效果有待提高。

3、二者比較。通過(guò)對(duì)這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的比較，發(fā)現(xiàn)有源互感器的關(guān)鍵技術(shù)較多。如采集單元的設(shè)置相對(duì)可靠，可維護(hù)性強(qiáng)，電源供應(yīng)及電子模塊設(shè)計(jì)較科學(xué)，能使互感器得到更好的應(yīng)用。與傳統(tǒng)互感器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相比，GIS互感器可直接應(yīng)用于變電站直流電源，無(wú)需額外供電，采集單元與地殼緊密相連。因此，這種互感器抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)方式簡(jiǎn)單。當(dāng)采集單元工作異常時(shí)，無(wú)需切斷系統(tǒng)電源，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

三、電子互感器優(yōu)點(diǎn)

1、電子互感器的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單明了，因無(wú)鐵芯、絕緣油等物體，所以與傳統(tǒng)互感器相比，質(zhì)量輕、體積小，在安裝、運(yùn)輸和管理方面能節(jié)省大量人力物力。

2、與傳統(tǒng)互感器相比，電子互感器沒(méi)有二次開(kāi)路產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，以及傳統(tǒng)充油、充氣形式互感器發(fā)生泄漏、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

3、由于電子互感器的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生磁飽和和鐵磁諧振問(wèn)題，適用于大電流、高電壓范圍，抗干擾能力強(qiáng)，不受外界條件限制，提高了測(cè)量精度。

4、由于電子互感器中與傳感和信號(hào)處理相關(guān)的物體外形小、質(zhì)量輕，因此可方便地將其放置在成套電器或配電裝置中，致使電力設(shè)備朝著集成化方向發(fā)展成為可能。

5、電子互感器能有效實(shí)現(xiàn)變電站向數(shù)字化、光纖化、智能化方向發(fā)展。電子互感器信號(hào)和傳輸形式可通過(guò)光纜完成，然而，由于光信號(hào)的突出優(yōu)勢(shì)和光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變電站內(nèi)部及變電站與上級(jí)間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加可靠和有效。

6、各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，便于安裝和維護(hù)，適用于網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量。

四、電子互感器在數(shù)字化電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

1、繼電保護(hù)

1）對(duì)電力系統(tǒng)硬軟件設(shè)備產(chǎn)生影響。電磁互感器在實(shí)際運(yùn)行中的模擬輸出信號(hào)需進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)化工作才能傳輸?shù)嚼^電保護(hù)等二次裝備中。電子互感器有很大不同，它在輸出信號(hào)時(shí)是一種數(shù)字狀態(tài)，能有效降低成本，提高設(shè)備可靠性。當(dāng)使用電子互感器時(shí)，繼電保護(hù)和監(jiān)控裝置可在數(shù)字接口處直接接收互感器輸出的數(shù)字信息。從目前的市場(chǎng)情況來(lái)看，許多相關(guān)店鋪都銷(xiāo)售數(shù)字繼電保護(hù)和測(cè)控裝置，這些裝置能為電子互感器提供有效硬件設(shè)備。電子互感器的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是能為保護(hù)提供支持，測(cè)量功能可實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。此外，當(dāng)斷路器發(fā)生故障和預(yù)分合時(shí)，可準(zhǔn)確記錄當(dāng)時(shí)的波形。

2）差動(dòng)保護(hù)。傳統(tǒng)的電磁互感器易造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，但在計(jì)算CT飽和措施時(shí)，由于計(jì)算信息數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算困難，計(jì)算結(jié)果不可靠，這將影響差動(dòng)保護(hù)的正常運(yùn)行。電子互感器具有無(wú)磁飽和優(yōu)勢(shì)，可有效提高差動(dòng)保護(hù)精度。同時(shí)，電子互感器還能有效提高差動(dòng)保護(hù)裝置的靈敏度，以有效提高差動(dòng)保護(hù)性能。經(jīng)分析，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因有：一是外部短路問(wèn)題，導(dǎo)致電流不平衡和差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng);二是勵(lì)磁涌流不能很好地識(shí)別。應(yīng)用電子互感器能判斷勵(lì)磁涌流分量，防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

2、高壓直流輸電應(yīng)用

在高壓直流輸電方面，電子電流感器較傳統(tǒng)的電磁式電流互感器在直流測(cè)量方面具有更大的優(yōu)勢(shì)，具有無(wú)電磁干擾和鐵磁損耗的特點(diǎn);并且能與電力數(shù)字化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)兼容;其重量?jī)H為同等級(jí)傳統(tǒng)直流電流互感器的1/10，性?xún)r(jià)比較高。在我國(guó)扎魯特-青州等特高壓直流工程中均采用電子電流互感器用于線(xiàn)路的直流電流、交流側(cè)不平衡電流、橋臂電流的測(cè)量，效果較好。

五、結(jié)論

隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級(jí)逐步向超、特高壓方面發(fā)展;電力系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化方面發(fā)展，數(shù)字化處理的要求越來(lái)越高，在此背景下，一批數(shù)字化變電站應(yīng)運(yùn)而生。在數(shù)字化變電站中互感器不僅僅具備傳統(tǒng)的功能和角色，同時(shí)參與了需求側(cè)電信號(hào)輸出管理，成為一、二次電路信號(hào)的轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)。電子互感器順應(yīng)了電力系統(tǒng)二次設(shè)備數(shù)字化的發(fā)展方向，可以預(yù)期其應(yīng)用具有較為廣闊的前景。

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