彭南
【摘 要】近年來,隨著智能電網(wǎng)概念的提出,數(shù)字化變電站乃至智能變電站的建設(shè)成為必然趨勢。電子式互感器是數(shù)字化變電站和智能變電站的標(biāo)志性設(shè)備,作為二次系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭的智能化一次設(shè)備,其重要性不言而喻。雖然國內(nèi)外已有不少電子式互感器產(chǎn)品,但應(yīng)用經(jīng)驗缺乏是推廣應(yīng)用的最大阻礙之一。文章從電子式電流互感器的構(gòu)成為切入點,介紹了其具體分類以及實際應(yīng)用情況,希望為后續(xù)的應(yīng)用和研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】電子式;電流互感器;工程應(yīng)用
【中圖分類號】TH86 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】2095-3089(2018)12-0055-01
引言
電子式互感器是在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用,其主要作用是為電能計量、測量、控制和保護(hù)等裝置提供電流和電壓信號,進(jìn)而保證相關(guān)設(shè)備的工作精度。電子式電流互感器的應(yīng)用,大大提高了電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性,是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備。近年來,相關(guān)單位對電子式電流互感器進(jìn)行了深入研究,已經(jīng)取得了較大的成果,該產(chǎn)品也具有很好的應(yīng)用前景。一、電子式互感器的構(gòu)成
電子式互感器一般是由傳感模塊與合并單元組成的,傳感模塊又叫做遠(yuǎn)端模塊,通常安裝在電路的高壓一次側(cè),主要作用是采集、調(diào)節(jié)一次電壓或電流,并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。合并單元安裝在電路的二次側(cè),主要作用是將一次側(cè)傳來的數(shù)字信號進(jìn)行合并處理。電子式互感器結(jié)構(gòu)基本原理圖如圖1所示。
對電子式電流互感器,按高壓側(cè)是否需要電源供電可分為有源式和無源式。
有源式(下面簡稱ECT):高壓側(cè)采用羅氏線圈或LPCT感應(yīng)電流,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后用光模塊發(fā)送到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)處理單元。高壓側(cè)的電源來自于小CT取電或激光供電,小CT取電通過從線路上感應(yīng)取能;激光供電通過光纖將大功率激光器發(fā)出的光傳送到傳感頭部分,然后用光電池轉(zhuǎn)化為電能,當(dāng)作高壓側(cè)采集電路的供電使用。
無源式(下面簡稱OCT)分為:全光纖式、磁光玻璃式。全光纖式(下面簡稱FOCT):在待測電流的線路上設(shè)置感應(yīng)光纖環(huán),待測電流產(chǎn)生的磁場使光纖中傳輸?shù)墓馄衩嫘D(zhuǎn),通過檢偏器檢出的光強(qiáng)變化或者相位變化,計算偏振變化及對應(yīng)的線路電流;磁光玻璃式(下面簡稱MOCT):在待測電流的線路周圍設(shè)置磁光玻璃,待測電流產(chǎn)生的磁場使光偏振面旋轉(zhuǎn),通過檢偏器檢出的光強(qiáng)變化計算偏振變化及對應(yīng)的線路電流。三、實際應(yīng)用方案
據(jù)統(tǒng)計,目前國內(nèi)已投運的數(shù)字化變電站采用Rogowski線圈型的較多,GIS變電站和AIS變電站均有應(yīng)用。
實際應(yīng)用中,Rogowski線圈型電子式電流互感器傳感技術(shù)相對成熟,采集技術(shù)相對簡單,只需對傳感線圈輸出的電壓信號進(jìn)行積分放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換(analog2digital,A/D)采樣等處理,通過私有協(xié)議接入合并單元,因此輸出數(shù)據(jù)較穩(wěn)定。
因線圈傳感輸出為電信號,一次側(cè)需電光轉(zhuǎn)換,所以存在高電位采集器需獨立供能的問題。在GIS變電站中,采集器安裝在接地外殼上,可直接用變電站直流電源供電,無需獨立供能。在AIS變電站中,處于高電位采集器的供能成為當(dāng)前的一大技術(shù)難關(guān),至今未有理想的供能方式,目前大都采取激光供能和母線取能相配合的方式;雖然能實現(xiàn)無縫切換,但在實際應(yīng)用中,切換過程降低了采集系統(tǒng)工作的可靠性,如電流在切換臨界值附近波動時,應(yīng)避免出現(xiàn)頻繁切換。
另外,在運行維護(hù)方面,一次側(cè)因有電路板,一旦在運行期間電路板故障,則必須拉閘停電才能更換;一次側(cè)電路板上的元器件在高電場強(qiáng)度下其可靠性極為重要,采取的均壓和屏蔽措施是否有效,直接影響元器件能否長期安全運行。工程應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)Rogowski線圈型電子式電流互感器輸出存在一定的直流分量,如圖2所示。
純光纖型電子式電流互感器應(yīng)用的傳感技術(shù)先進(jìn),擺脫了電磁感應(yīng)定律,但受光學(xué)技術(shù)限制,傳感頭工作穩(wěn)定性有待考證;其傳感原理基于法拉第磁光效應(yīng),傳感介質(zhì)為光纖,故傳感頭體積較羅氏線圈型小很多。由于傳感光纖輸出光信號,故采集器可下放至二次側(cè),一二次側(cè)不存在電磁關(guān)系,也不存在一次側(cè)采集器的供能問題。
傳感頭制作工藝復(fù)雜,屬于精密型制作,需耗費大量人力物力,目前還難以實現(xiàn)批量生產(chǎn),導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高。另外,光學(xué)傳感頭敏感度高,容易受環(huán)境如溫度、振動等的影響,會導(dǎo)致精度不佳、輸出不穩(wěn)定。在實際應(yīng)用中,為給采集器提供良好的工作環(huán)境,安裝了溫度調(diào)節(jié)器,器件的增加降低了可靠性,還增加了該調(diào)節(jié)器的監(jiān)視和維護(hù)問題,增加了巡檢工作的難度。結(jié)語
電子式電流互感器的主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面:第一,傳感頭無需供電;第二,可以對直流電流進(jìn)行測量。目前,電子式電流互感器的技術(shù)要求較高,制造工藝也比較復(fù)雜,因此,限制了該產(chǎn)品在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用。因此,相關(guān)工作人員應(yīng)該針對電子式電流互感器的這些缺陷展開深入研究,進(jìn)而提高該產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性,解決相關(guān)的技術(shù)性問題,進(jìn)而推動我國電力事業(yè)的發(fā)展。
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