基于電子式電流互感器技術(shù)分析

劉彥君

摘 要：現(xiàn)階段，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)電壓傳輸容量的不斷升高，傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器難以滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求。為及時(shí)解決這一問題，研究人員選擇將電子式電流互感器應(yīng)用到電力系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，以期加強(qiáng)電力系統(tǒng)電壓傳輸容量。文章主要對(duì)電子式互感器的基本原理、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行合理分析，指出電子式電流互感器技術(shù)的主要特征與具體應(yīng)用。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前電子式電流互感器技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)一步說明電子式電流互感器的主要技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：電子式電流互感器 電壓 應(yīng)用優(yōu)勢(shì) 技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM452文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）05-000-01

前言

傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器，即電磁式TA，受到自身傳感機(jī)理的不足，往往會(huì)在正式運(yùn)用過程中出現(xiàn)較多難以克服的問題，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重阻礙。近些年，隨著我國(guó)信息化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)變電站監(jiān)視、控制以及安全裝置基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)數(shù)字化特征。傳統(tǒng)電磁式TA無法為微機(jī)數(shù)字化設(shè)備提供有效的數(shù)字信號(hào)，且復(fù)雜的二次聯(lián)線進(jìn)一步降低微機(jī)裝置的可靠程度。針對(duì)于此，研究人員立足于當(dāng)前電力運(yùn)行現(xiàn)狀，利用電子式電流傳輸原理，直接將數(shù)字信號(hào)提供給計(jì)量保護(hù)裝置，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)安全運(yùn)行程度。

一、電子式電流互感器的應(yīng)用原理分析

一般來說，電子式電流互感器主要以光學(xué)裝置、rogow ski線圈以及傳統(tǒng)電流互感器等核心裝置為主，實(shí)現(xiàn)一次電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換要求。電子電流式互感器可以利用核心裝置優(yōu)勢(shì)，直接輸出數(shù)字信號(hào)，能夠進(jìn)一步完成采集信號(hào)對(duì)外的光纖傳輸要求。結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，電子式電流互感器在正式應(yīng)用過程中，往往會(huì)根據(jù)應(yīng)用性質(zhì)的不同，分為有源電子式電流互感器與無源電子式電流互感器兩類。在具體應(yīng)用過程中，操作人員需要結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行要求，選擇合適的電子式電流互感器實(shí)現(xiàn)一次電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換要求[1]。

二、電子式電流互感器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.絕緣性能良好

電子式電流互感器在高壓側(cè)和地電位側(cè)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，往往會(huì)利用石英光纖等絕緣材料，加強(qiáng)電子式電流互感器的絕緣性能。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，電子式電流互感器通過利用石英光纖類的絕緣材料，要比傳統(tǒng)電磁式電流互感器的絕緣效果更好一些，能夠防止運(yùn)行隱患問題的出現(xiàn)。

2.消除磁飽和、鐵磁諧振等問題

傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器因使用鐵芯而無法避免磁飽和、鐵磁諧振等方面的問題，常常會(huì)給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不可避免的隱患問題，比較影響電力系統(tǒng)最終的運(yùn)行效果。為進(jìn)一步解決上述問題，研究人員取消了在電子式電流互感器中設(shè)置鐵芯的想法，基本上有效避免了上述問題的出現(xiàn)[2]。

3.抗電磁干擾能力強(qiáng)

一般來說，傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器處于低壓邊開路狀態(tài)的時(shí)候，往往容易產(chǎn)生高壓?jiǎn)栴}，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來安全問題。而電子式電流互感器的高壓邊與低壓邊僅僅存在光纖方面的聯(lián)系，且光纖本身就具備較好的絕緣性能，基本上不存在低壓邊開路產(chǎn)生高壓的隱患問題，能夠進(jìn)一步消除電磁干擾影響。

4.動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高

電網(wǎng)在正常運(yùn)行過程中，通過電流互感器的電流并不是很大。需要注意的是，短路電流一般較大，且隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，短路電流會(huì)進(jìn)一步增加。傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器介于自身存在磁飽和方面的問題，難以利用相關(guān)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量要求。而電子式電流互感器具備測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量精度高等方面的優(yōu)勢(shì)，可以有效規(guī)避以往短路故障問題，利于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

三、關(guān)于電子式電流互感器技術(shù)的相關(guān)分析

1.無源電子式電流互感器

無源電子式電流互感器在應(yīng)用原理方面主要采用法拉第效應(yīng)，即我們常說的磁光效應(yīng)，又被稱為磁光式電流互感器。一般來說，無源電子式電流互感器在正式應(yīng)用過程中，可根據(jù)應(yīng)用性質(zhì)的不同，分為全光纖式與混合式兩種。其中，全光纖式主要是以傳感元件為主，而混合式主要是以玻璃晶體作為傳感頭設(shè)施，光纖在此過程中只集中體現(xiàn)出傳輸光信號(hào)的作用。

全光纖型電子式電流互感器主要是在傳光部分與傳感部分應(yīng)用光纖設(shè)施（以單模光纖為主）。一般來說，根據(jù)基本原理的不同，我們可以將全光纖型電子式電流傳感器分為光纖干涉型與全光纖Faraday效應(yīng)型兩種。其中，光纖干涉型電流傳感器主要利用全光纖Mach-Zechnder干涉儀原理進(jìn)行應(yīng)用，具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高等特點(diǎn)[3]。

混合型電子式電流互感器主要是指在傳光過程中，以光纖、磁光材料（磁光玻璃）等為主。在具體實(shí)踐過程中，可以利用傳感頭光學(xué)材料與結(jié)構(gòu)，制造出性能較高的混合型電子式電流互感器。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，混合型電子式電流互感器在正式應(yīng)用過程中，往往可以有效抵抗周圍干擾因素的不利影響，測(cè)量精度能夠得以保障，具有較好的應(yīng)用效果。

2.有源電子式電流互感器

一般來說，有源電子式電流互感器主要是由高壓側(cè)發(fā)射機(jī)部分、低電壓側(cè)接收機(jī)、絕緣結(jié)構(gòu)以及光纖傳輸?shù)炔糠纸M成。一般來說，高壓側(cè)主要利用低功率電流互感器工作原理，即經(jīng)過一系列的信號(hào)處理作用，將信號(hào)全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。待完成上述步驟之后，電光轉(zhuǎn)換經(jīng)由光纖處理作用，將信號(hào)傳送到與低壓側(cè)相連的接收機(jī)部分，完成信號(hào)傳輸功能。

結(jié)合以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，有源電子式電流互感器多需要利用高壓側(cè)有源電子電路供電方式完成信號(hào)傳輸工作，能夠有效解決以往電磁式電流互感器存在的不足。需要注意的是，在正式應(yīng)用過程中，建議設(shè)計(jì)人員必須降低死區(qū)電流通入量，確保高壓側(cè)電子電路功率始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，避免出現(xiàn)運(yùn)行隱患問題。

結(jié)語

總而言之，將電子式電流互感器全面應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，基本上可以解決傳統(tǒng)電磁式電流互感器存在的不足問題，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)際測(cè)量精度，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。雖然國(guó)內(nèi)電子式電流互感器得到廣泛使用，但是我國(guó)對(duì)于電子式電流互感器的研究力度尚未達(dá)到成熟階段，仍舊需要研究人員不斷付諸實(shí)踐，加強(qiáng)對(duì)電子式電流互感器的研究，進(jìn)一步滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求。

參考文獻(xiàn)

[1]李小，毛勇，胡艷.電子式互感器及其在智能變電站中的應(yīng)用[J].供用電，2013，30（03）：75-81.

[2]黃友朋，趙山，潘峰，肖勇，孫衛(wèi)明.電子式互感器數(shù)字相位補(bǔ)償技術(shù)研究[J].中國(guó)電力，2014，47（04）：113-117.

[3]趙玉富.互感器常見問題技術(shù)分析和思考[J].河南電力，2015，43（02）：5-7+29.