电子式互感器技术应用探讨

【前言】电子式互感器技术应用探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1、电子式互感器应用研究背景介绍 1.1、电子式互感器概念介绍 电子式互感器是具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率15～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用的电流/电压互感器。电子式互感器分为电子式电流互感器和电子式电压互感器两种。若一次转换器是电子部件...

摘要：在电力系统智能化以及系统化发展的推动之下，传统的电磁式电流互感器因为自身传感机理比较难满足电力系统的发展的要求，本文在论述了电子式互感器应用背景的研究之下，论述了其应用现状。

关键词：电子式；互感器；应用

中图分类号： TM45 文献标识码： A

引言

互感器是为电力系统进行电能计量、测量、控制、保护等提供电流电压信号的重要设备，其精度及可靠性与电力系统的安全、稳定和经济运行密切相关。随着电力工业发展，电力传输系统容量不断增大，电网运行电压等级不断增高。高电压、大电流的测量对于电力系统安全、经济地运行具有重要的意义。准确地测量各种电压、电流值是电能测量、继电保护、系统监测诊断以及电力系统分析的前提条件。电子式互感器的诸多优点决定了其在数字化变电站的建设中发挥重要作用。

1、电子式互感器应用研究背景介绍

1.1、电子式互感器概念介绍

电子式互感器是具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率15～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用的电流/电压互感器。电子式互感器分为电子式电流互感器和电子式电压互感器两种。若一次转换器是电子部件，需要一次电源供电，则称此类电子式互感器为有源电子式互感器；若一次传感器是光学原理的，光纤传输系统可以直接将光测量信号送出，无需一次转换器，当然也无需一次电源，则称此类电子式互感器为无源电子式互感器。大致分类如图1。

图1电子式互感器分类示意图

1.2、电子式互感器的主要优点

动态范围大、频率响应宽、实现数字式输出，可以方便的与保护、自动化设备连接，实现智能化、自动化控制。

体积小、质量轻，可以方便的与一次设备如变压器、断路器或组合电器等集成安装，节约占地面积。

1.3、电子式高压电力互感器的特点

国际电工委员会(IEC)制定了电子式电压互感器标准IEC60044-7、电子式电流互感器标准IEC60044-8，按照标准，电子式互感器的含义包括所有的光电互感器及其他使用电子设备的互感器。根据IEC标准，新型互感器统称为电子式互感器。与传统电力互感器相比，具有以下特点：

1.3.1、绝缘结构简单，体积小，重量轻。因无铁心、绝缘油等，一般电子式互感器的重量只有电磁式互感器重量的1/10，便于运输和安装。

1.3.2、不存在磁饱和与铁磁谐振问题，能在很大的电流与电压变化范围内，以高速动作、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压。

1.3.3、由于传感和信号处理部分外形小和重量轻，可以装入成套电器或成套配电装置中，适应电力设备向集成化方向发展的趋势。

1.3.4、采用光纤或其它加强绝缘方式实现高电压回路与二次低压回路在电气上的完全隔离，消除这些回路不希望有的相互影响，保护了二次设备和工作人员的安全。

1.3.4、适应了继电保护装置(包括微机保护)的发展。利用故障时的暂态信号量作为保护判断，是微机保护的发展方向，对互感器的线性度、动态特性等都有较高的要求，电子式互感器的出现满足了这一要求。

2、电子式互感器的发展背景

互感器的作用便是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或标准小电流，供给测量仪器、仪表和继电保护控制装置，以便对其进行必要的计量、监控和保护，从而保证电力系统的安全、经济运行。传统的电流和电压互感器是电磁感应式的，具有类似变压器的结构。随着电力工业的发展，电力系统传输的电力容量不断增加，电网运行电压等级也越来越高，随着电压等级的提高，电磁式互感器逐渐暴露出一系列固有的缺点。近年来，随着光电子技术、微电子技术及光纤通信技术的发展，有源光电互感器得到快速发展。在国网试点工程中，各种原理的电子式互感器都得到了工程应用，电子式互感器的应用是智能变电站的一个重要特征，符合先进、低碳、环保要求，为全站信息数字化提供了基础，已然成为解决现有传统互感器缺点的“钥匙”。

3、电子式互感器的关键技术

电子式互感器中采用了大量的光学和电子器件，并通常运行于一次高压侧或一次设备的地电位处，所处的电磁环境非常复杂，易受到干扰，需采取合理的防护措施。光学器件与电子器件受温度变化影响较大，并且传感器、采集器处于不同的部分，运行环境也会有较大的差异，需采取合理的补偿措施。电子式互感器与断路器或组合电器集成安装时，断路器操作时产生较强的振动水平，会使光学器件产生双折射效应，导致测量准确度下降，需采取合理的抗干扰措施。

4、电子式互感器技术应用分析

目前，在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、计量测试仪表、运行监控系统以及发电机励磁控制装置，都要求采用低功率、紧凑型的电压和电流互感器代替常规的电压和电流互感器，电子式高压电力互感器对电力系统特别是提高设备的安全性和可靠性具有重要意义。

4.1、隔离断路器电子式电流互感器

隔离断路器是具有隔离开关功能的断路器。在AIS变电站用隔离断路器取代断路器及隔离开关，可以使变电站的占地面积减小40%以上，同时可以显著减少设备的维护工作量以及因设备维护造成的停电时间，提高变电站的利用率。我国首个采用隔离断路器的新一代智能化变电站已于2013年底建成投运。隔离断路器电子式电流互感器与隔离断路器集成为一体，可进一步减小变电站的占地面积，随着隔离断路器的推广应用，隔离断路器电子式电流互感器将会有很好的应用前景。

4.2、PMU等高采样率要求设备的电子式互感器配置问题的应对

在智能变电站中，要实现真正的数字式PMU，PMU从过程层网以IEC61850-9-2标准实现同步数据采集，电子式PT、CT以及合并单元可考虑采用两种方案实施：方案一：由合并单元向电子式PT、CT发采样脉冲，采样率为10kHz（或5kHz）。方案二：电子式PT、CT保持现有的设计方式不变，即还是采用与绝对时间不相关联的数字化采样值上送，由合并单元二次采样打时标，再以IEC61850-9-2标准送给PMU。

4.3、有源型电子式互感器的供能、采集单元故障更换问题应对

目前AIS有源电子式电流互感器主要是通过采用高可靠的专用激光器，加上低功耗采集单元，同时采取高压取能辅助供电和软开机等措施解决供能问题。GIS有源电子式互感器和AIS电子式电压互感器供能方式为220V直流或110V直流，且采集器安装于地电位侧，其故障率基本为零，且即使发生采集单元故障更换起来也很方便。

4.4、电子式互感器在数字化变电站中的应用

准确的电流/电压动态测量，可以为提高电力系统录波、测距和定位的准确性和可靠性奠定测量基础。电子式互感器是数字变电站和数字化电力系统的测量来源。目前研究较为成熟并投入变电站运行的主要是有源电子式互感器，应用场合主要有高压直流输电、SF6气体绝缘开关(GIS)及中低压开关柜等。国内已有数十个应用了电子式互感器的数字化变电站成功运行，如：在太行山区35kV变电站运行的OCT（光学电流互感器）和在黑龙江省黑河市110kV变电站运行的OCT（光学电流互感器）等，这将给国内乃至国际变电站的自动化运行和管理带来深远影响和变革，具有非常重大的技术和经济意义。

4.5、其他问题的解决

精度及温漂问题的应对目前，用户担心的电子器件长期户外运行的稳定性问题可通过合理的电路设计，先进的制造设备工艺和高性能等级的元器件等措施来解决。就温漂问题，许继研制的GIS用组合式电子互感器通过独特的温度补偿技术，顺利通过测试，为电子式互感器产品在未来智能变电站中的普及打下了坚实基础。此外，AIS互感器现采用双层防水技术，有效解决互感器顶部由于凝露问题带来的浸水问题。

5、结语

电子式互感器的诞生是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然结果。电子式电流互感器是电网动态观测、提高继电保护可靠性和数字电力系统建设的基础装备，将在现代电力系统中发挥重要的基础测量作用。电子式互感器以其高精度、高可靠性、宽频带等特点和在实际应用中表现的优良特性表明电子式互感器将成为未来互感器发展的主流方向。

参考文献

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