王 俊

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

電子式互感器對電力系統(tǒng)的應(yīng)用分析

王 俊

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

；在電力工業(yè)不斷發(fā)展以及電網(wǎng)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(tǒng)的應(yīng)用分析。

電子式互感器；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對電能的需求越來越多，輸電系統(tǒng)不斷擴(kuò)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(tài)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(gòu)成的新型互感器，能夠向計量保護(hù)裝置直接傳輸數(shù)字信號，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行的同時精簡了二次設(shè)備。目前，數(shù)字化和信息化已延伸到了電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)升級改造勢在必行。而當(dāng)前，各種自動化變電站和各個市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的電網(wǎng)系統(tǒng)改造已開始使用電子式互感器這種先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)。

1 、電子式互感器概述

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)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(shè)空間，提高電力系統(tǒng)的自動化程度，現(xiàn)階段設(shè)計的電流互感器需要滿足“智能化、數(shù)字化、一體化、光纖化”的要求。智能化是指增加網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)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(jìn)及在軟件上進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)字化是指要盡量減少傳統(tǒng)的模擬信號指針式讀數(shù)盤的使用，采用數(shù)字式的儀表，減小測量中因讀數(shù)不準(zhǔn)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(shè)備，這樣可以減少一次設(shè)備的體積，節(jié)約大量的人力、物力。光纖化是指在測量系統(tǒng)中，采用光纖傳輸信息，消除電磁場對測量結(jié)果的影響。針對目前電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以預(yù)測，在不久的將來，新型實用電子式互感器將取代傳統(tǒng)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(yīng)用分析

2.1 對繼電保護(hù)的影響

對設(shè)備硬件、軟件產(chǎn)生影響。電磁式互感器的模擬輸出信號需要經(jīng)過采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、A/D變換才能傳輸?shù)嚼^電保護(hù)等二次裝置。相比較而言，電子式互感器的輸出信號是數(shù)字信號，易與數(shù)字式保護(hù)/儀表接口，簡化微機(jī)保護(hù)裝置的硬件，提高設(shè)備可靠性，降低成本。采用電子式互感器后，數(shù)字式繼電保護(hù)和監(jiān)控裝置通過數(shù)字接口(IEC61850-9-1/IEC61850-9-2協(xié)議)接受合并單元輸出的數(shù)字信號即可。目前國內(nèi)各二次設(shè)備廠家均開發(fā)有數(shù)字式繼電保護(hù)和測控裝置，因此設(shè)備硬件能夠很好地適應(yīng)電子式互感器。電子式互感器可以為保護(hù)提供許多新功能，許多測量的功能可在保護(hù)中實現(xiàn)，并且可以記錄故障初瞬間和斷路器預(yù)分合時刻的波形，具有錄波和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視的功能。擴(kuò)展功能的同時，電子式互感器還增強(qiáng)了繼電保護(hù)的可靠性。

2.2 對差動保護(hù)的影響

造成線路差動保護(hù)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(hù)抗CT飽和措施使保護(hù)算法和判據(jù)更加復(fù)雜，可靠性降低。由于電子式電流互感器具有無磁飽和等優(yōu)點，基于電子式電流互感器的差動保護(hù)就能夠大大簡化相應(yīng)的動作判據(jù)，提高快速性和可靠性，降低比率制動差動保護(hù)的動作定值和比率制動系數(shù)，提高差動保護(hù)的靈敏性。當(dāng)采用傳統(tǒng)的電流互感器時，假設(shè)母線區(qū)外短路，連接在母線故障支路的CT發(fā)生飽和容易誘發(fā)母線保護(hù)誤動。電子式電流互感器具有高保真?zhèn)髯兲匦?，能夠為瞬時值母線差動以及快速母線差動保護(hù)提供基礎(chǔ)，提高保護(hù)的快速性和可靠性，并且能夠大大簡化母線差動的判據(jù)。

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(hù)功能的新型電力設(shè)備。電子式電流互感器可達(dá)到測量級0.2或0.2S級，保護(hù)級5P級；電子式電壓互感器可達(dá)到測量級0.2級，保護(hù)級3P級。電子式互感器輸出數(shù)字信號，信號輸送與二次設(shè)備處理都不會產(chǎn)生附加誤差，進(jìn)一步提高了測量精度，保護(hù)功能也有所改進(jìn)。數(shù)字智能電網(wǎng)改造與建設(shè)已是大勢所趨，并且電子式互感器的應(yīng)用也將成為智能電網(wǎng)一個未來發(fā)展趨勢。在電網(wǎng)自動化升級改造中，智能開關(guān)設(shè)備與光電式互感器機(jī)電一體化設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，使智能電網(wǎng)迎來了數(shù)字時代。在高壓和超高壓變電站中，電力數(shù)據(jù)的測控與保護(hù)、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(shè)備的主題架構(gòu)。智能一次設(shè)備中的控制回路和傳感器均采用數(shù)字化設(shè)計。而在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計。從物理角度來分析，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)主要由智能化的一次設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)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(chǎn)的高性能數(shù)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(tǒng)的精確度。經(jīng)過數(shù)字處理芯片的邏輯控制后，通過光纖將電流和電壓的數(shù)字信號傳輸?shù)街骺厥业谋Ｗo(hù)屏上。采用雙看門狗的結(jié)構(gòu)方式，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 、結(jié)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(yōu)點，能夠滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的要求。電子式互感器已有國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-7(電子式電壓互感器)和IEC60044-8(電子式電流互感器)，標(biāo)準(zhǔn)對電子式互感器的構(gòu)成、試驗及輸出接口等進(jìn)行了規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)的制定將進(jìn)一步規(guī)范并推進(jìn)電子式互感器的研制及推廣應(yīng)用。國內(nèi)外研究實踐表明，電子式互感器具有明顯的技術(shù)和價格優(yōu)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(jié)構(gòu)簡單，電壓等級越高，電子式互感器的價格優(yōu)勢越明顯。由此可見，電子式互感器應(yīng)用于電力系統(tǒng)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(fā)展現(xiàn)狀及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(hù)的影響[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2013.