电子式电流互感器在数字化变电站中的应用刍议

摘要：随着数字化变电站在电网中的试点运行，电子武电流互感器作为数字化变电站的关键设备逐步挂网运行。电子式电流互感器在技术性能、技术参数、应用配置、检修管理、运行管理等方面有别于电磁式电流互感器，具有无可比拟的优势。随着数字化电力技术的发展，电子式电流互感器在数字化变电站中会发挥重要的作用。

关键词：电子式电流互感器　数字化变电站　应用

中图分类号：TM6　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)011-016-03

1　引言

随着数字电力技术的发展，数字化变电站在电网中逐步试点运行。数字化变电站是由电子式／光电式互感器、智能化开关等智能化一次设各、网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信协议基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。作为数字化变电站的关键设备，电子式电流互感器也逐步挂网运行，其主要为数字化保护装置、测量装置提供数字量或小模拟量信号。电子式电流互感器在技术性能、技术参数、应用配置、检修管理、运行管理等方面有别于常规电磁式电流互感器，具有无可比拟的优势。电子式电流互感器作为数字电力系统的基础装各，在数字化变电站中发挥着重要的作用。

2　电子式电流互感器介绍

电子式电流互感器是将处于一次侧的电流变换、传输到低压侧，经处理后输出符合标准要求的模拟量或数字量，供频率为15～100HZ的电子测量仪器和继电保护装置使用。电子式电流互感器目前主要分类有采用法拉第磁光效应原理的光学电流互感器、罗柯夫斯基线圈原理传感器和铁芯线圈低功率电流互感器。

2.1　电子式电流互感器的结构

如图1所示电子式互感器结构，主要包括高压部分的采集器单元、传输数据(包括提供电源)的光纤以及低压部分的合并单元3个部分。

2.2　电子式电流互感器与常规电磁式电流互感器的比较

与常规电磁式电流互感器比较，电子式电流互感器在技术性能方面有明显的区别。

3　电子式电流互感器的相关技术参数

3.1　电子式电流互感器的额定输出

根据IEC60044-8《电子式电流互感器》的规定，电子式电流互感器模拟量电压输出额定值：22.5mv、150mv、200mv、225mv、4v：数字量输出额定值为2D41H(测量用)，01CFH(保护用)。以上海MWB互感器有限公司生产的低功率电流互感器应用为例，其采用额定输出为22.5mv模拟电压信号，将一个输出信号连接到一个或多个数字式继电器上，信号传输使用的电缆为双屏蔽双绞线。

3.2　电子式电流互感器的准确级

电子式电流互感器与常规电流互感器的准确级等级基本差不多。测量用电子式电流互感器标准准确级，是指以该准确级在额定电流下所规定最大允许电流误差的百分数来标称：可分为0.1，0.2，0.5，1，3，5级，0.2S，0.5 s级，其中0.2S，0.5S级可供特殊电度表用。保护用电子式电流互感器的准确级，是指以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定最大允许复合误差的百分数来标称，其后标以字母“P”，(表示保护)或字母“TPE”(表示暂态保护电子式互感器准确级)：可分为5P、10P、5TPE。

3.3　电子式电流互感器的极性

电子式电流互感器仍存在极性概念，图2所示为电子式电流互感器的端子标志方法。对模拟量输出的电子式电流互感器，所有标为P1、sl的端子，在计及延迟时间(如果有)作用的同一瞬间具有相同的极性。对数字量输出电子式电流互感器，标为P1的端子是正极性时(负极性时)，帧中对应值为其MSB等于0(等于1)。

4　电子式电流互感器的应用配置

4.1　电子式电流互感器的选型配置

根据电子式互感器研发现状，配电网IIOKV等级设备中光电、线圈电子式互感器均有挂网运行；35KV及以下配电网设备中，基本采用线圈电子式互感器为主。以上海地区某1 10KV数字化变电站为例，110KV主设备采用GIS组合电器，配置了光纤电子式电流互感器，每个间隔1组保护线圈、1组计量线圈：额定一次电流600A，测量额定二次输出为01CF，精度0.5级；保护额定二次输出为2D41，精度5P：10KV主设备采用CGIS组合电器，线路间隔均配置了模拟量输出的低功率电子式电流互感器，额定一次电流600A，测量额定二次输出电压为150mV，精度0.5级：保护额定二次输出电压为1V，精度5P。

4.2　电子式电流互感器的安装

按照安装方式，电子式互感器可分为独立支撑型、GIS型、套管型及独立悬挂型。目前，上海地区配电网一次设备主要采用集约型、小型化设备，比如GIS、CGIS、开关柜等。电子式电流互感器由于绝缘结构简单，体积和重量都远小于传统的电流互感器，更适用于小型化的设备的安装。如图3所示，低功率电子式电流互感器在开关柜内安装较传统电流互感器更为紧凑，节省空间。如图4所示，GIS设备配置了光纤电子式电流互感器。光纤电子式电流互感器敏感头可安装在GIS法兰内，电气单元可安装在GIS本体上，合并单元及光纤熔接盒可安装在汇控柜内。由于GIS内互感器部分占用空间少了，完全可以考虑减小GIS的TA室。

4.3　电子式电流互感器的接口配置

电子式电流互感器与二次保护装置等的数据连接主要依靠合并单元(MU)完成，合并单元可以对二次设备提供一组同步的电流样本。现在国内已有厂家研制合并单元，适用于交流模拟量小信号输出或数字信号输出的电子式互感器与保护控制装置的连接(如图5、图6)。还有一种混合过渡接口方式，是指常规模拟信号和模拟小信号同步接入合并单元，以供保护控制装置采用。

5　电子式电流互感器的检修管理

5.1　电子式电流互感器省却了伏安特性试验

就常规电流互感器而言，电流互感器试验需要在二次侧施加电流，通过多点测量端电压，来验证饱和特性。在现场验收中发现三相电流互感器伏安特性不匹配或者因为容量小，二次阻抗大，难以满足10％误差特性曲线的现象也时有发生。而电子式电流互感器二次输出的不是电流，所以不允许施加电流信号，否则将损坏二次回路和绝缘。

5.2　电子式电流互感器“变比”的检验

就常规电流互感器而言，变比是流经互感器一次侧电流与二次侧输出电流之比值。电子式电流互感器的“变比”，是指一次电流与二次输出成的线性比例关系。比如，低功率电子式电流互感器二次输出是与一次电流成线性比例关系的低功率电压信号。所以该类电子式电流互感器进行“变比”的检验时，在一次侧通入多组大电流，二次侧可测量得到多组对应、成一定比例的电压值，以验证两者线性比例关系。

5.3　电子式电流互感器极性的检验

与常规电流互感器较类似，电子式电流互感器也需要极性检验。如图7所示为LPcT系列型号低功率电子式电流互感器极性检验接线图，由数字式万用表(高精度，毫伏级)，直流电源(可选用1.5伏干电池)组成回路，试验时瞬间闭合直流电源开关，产生直流脉冲电流的同时观察数字式万用表显示读数正负值，然后断开直流电源开关。如图7，若数字式万用表显示读数为正值，则待测低功率电子式电流互感器的极性正确。

6　电子式电流互感器的运行管理

常规电流互感器在实际运行中，由于绝缘老化或流变开路造成流变爆炸，保护误动等事故屡有发生。电子式电流互感器具有优良的绝缘性能，二次输出无开路的危险，这些特性适宜于电网运行管理。但是由于其输出的是小模拟量或数字量，巡视测量直观性较差，需要借助其他工器具进行转换才能参考比较。再者，电子式电流互感器具有良好的自检功能，一些缺陷能通过网络报警来发现消除，一定程度上也可以降低事故概率，减少运行管理的工作量。但是，电子式电流互感器到目前为止积累的运行经验较少。结合电网实际运行情况，一些管理性问题需要逐一明确下来。比如：运行环境温度对电子式电流互感器的影响程度、在线运行寿命周期年限等等。

7　结语

电子式电流互感器作为数字化变电站的基础设备，在电网运行中会发挥重要的测量作用。但在实际运行管理中，需不断积累经验，规范现场检修及运行维护的标准。随着技术和管理标准的不断成熟完善，电子式电流互感器在数字化电网建设中必将得到大范围的推广应用。