電子式互感器對(duì)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

電子式互感器對(duì)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(jí)逐漸提升的背景下，對(duì)于高電壓、大電流其測(cè)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(duì)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(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)電能的需求越來(lái)越多，輸電系統(tǒng)不斷擴(kuò)容，同時(shí)不斷提升運(yùn)行電壓等級(jí)，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(dòng)態(tài)范圍小、頻帶窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺點(diǎn)。電子式互感器是采用磁光、電光變換原理或由無(wú)鐵芯線圈構(gòu)成的新型互感器，能夠向計(jì)量保護(hù)裝置直接傳輸數(shù)字信號(hào)，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的同時(shí)精簡(jiǎn)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(jí)改造勢(shì)在必行。而當(dāng)前，各種自動(dòng)化變電站和各個(gè)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(dòng)化程度，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)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(cè)量中的運(yùn)用，賦予互感器一定的自我判斷和識(shí)別能力，主要通過(guò)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(hào)指針式讀數(shù)盤的使用，采用數(shù)字式的儀表，減小測(cè)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(cè)量系統(tǒng)中，采用光纖傳輸信息，消除電磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。針對(duì)目前電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，新型實(shí)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(duì)繼電保護(hù)的影響

對(duì)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(hào)需要經(jīng)過(guò)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(hào)是數(shù)字信號(hào)，易與數(shù)字式保護(hù)/儀表接口，簡(jiǎn)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(guò)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(hào)即可。目前國(guó)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(cè)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(cè)量的功能可在保護(hù)中實(shí)現(xiàn)，并且可以記錄故障初瞬間和斷路器預(yù)分合時(shí)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(shí)，電子式互感器還增強(qiáng)了繼電保護(hù)的可靠性。

2.2 對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響

造成線路差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的主要原因是電磁型電流互感器容易飽和，所采取的差動(dòng)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(wú)磁飽和等優(yōu)點(diǎn)，基于電子式電流互感器的差動(dòng)保護(hù)就能夠大大簡(jiǎn)化相應(yīng)的動(dòng)作判據(jù)，提高快速性和可靠性，降低比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作定值和比率制動(dòng)系數(shù)，提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏性。當(dāng)采用傳統(tǒng)的電流互感器時(shí)，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(dòng)。電子式電流互感器具有高保真?zhèn)髯兲匦裕軌驗(yàn)樗矔r(shí)值母線差動(dòng)以及快速母線差動(dòng)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(jiǎn)化母線差動(dòng)的判據(jù)。

2.3 對(duì)變電站的影響

電子式電流電壓互感器是一種可計(jì)量電壓電流參量，兼具測(cè)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(cè)量級(jí)0.2或0.2S級(jí)，保護(hù)級(jí)5P級(jí)；電子式電壓互感器可達(dá)到測(cè)量級(jí)0.2級(jí)，保護(hù)級(jí)3P級(jí)。電子式互感器輸出數(shù)字信號(hào)，信號(hào)輸送與二次設(shè)備處理都不會(huì)產(chǎn)生附加誤差，進(jìn)一步提高了測(cè)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(shì)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(gè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。在電網(wǎng)自動(dòng)化升級(jí)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(lái)了數(shù)字時(shí)代。在高壓和超高壓變電站中，電力數(shù)據(jù)的測(cè)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(dòng)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(jì)。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(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。從物理角度來(lái)分析，數(shù)字化變電站自動(dòng)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(shí)采用128點(diǎn)采樣，這樣提高了系統(tǒng)的精確度。經(jīng)過(guò)數(shù)字處理芯片的邏輯控制后，通過(guò)光纖將電流和電壓的數(shù)字信號(hào)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(yǔ)

電子式互感器具有抗電磁干擾，不飽和，測(cè)量范圍大，體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)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(duì)電子式互感器的構(gòu)成、試驗(yàn)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(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐表明，電子式互感器具有明顯的技術(shù)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，估計(jì)110kV電子式互感器每臺(tái)成本1萬(wàn)元左右，220kV電子式互感器每臺(tái)成本2萬(wàn)元左右。因絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電壓等級(jí)越高，電子式互感器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(duì)繼電保護(hù)的影響[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2013.