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电子式互感器是数字化变电站的关键
jiang_0514 发表于 2009/9/8 10:16:15 935 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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电子式互感器是数字化变电站的关键
——北京国电华北电力工程有限公司 高惠民
现在的综自变电站一是互感器是电磁型，输出是模拟量；二是传输规约是各厂家不一致。目前的数字化变电站，最主要的是采用了电子式互感器，有的经过合并单元，成为数字信号；各制造厂家，统一采用IEC61850标准进行通讯，做到互相操作。而高压断路器没有做到智能化。
所以说，在目前电子式互感器是数字化变电站的关键。
现在在国际上很多单位都在加紧研制各种类型的新型互感器。根据IEC最近的文件，对这类新型互感器统称为电子式互感器（ElectronicTransformer）。它包括连接传输系统和二次变换器的一个或多个电流或电压传感器，将被测量按比例传送给测量仪器、仪表和保护或控制装置。装置的输出可能是模拟量，也可能是数字量。对于模拟量输出的互感器，二次变换器直接供给二次设备，对于数字输出的互感器，可用一个汇接单元将多个二次变换器汇集输出至二次设备。实用上电子式电流互感器（简称ECT）和电子式电压互感器（简称EVT）往往组成一个装置。
这些电子式互感器中的一类是倍受人们关注的基于光效应的互感器，如采用法拉第效应（Faradayeffect）等磁光变换原理的电流互感器，普尔克斯效应（Pockelseffect）等电光变换原理的电压互感器等。这类互感器直接用光进行信息变换和传输，与高电压电路完全隔离，具有不受电磁干扰、不饱和、测量范围大、效应频带宽，体积小、重量轻及便于数字传输等优点，适合于各种电压特别是超高压开关设备中的应用。由于互感器处于高电位的部分不需要电源，故称为无源电子式互感器。
另一类电子式互感器如无铁心的空心线圈（罗戈夫斯基线圈）电流互感器，带铁心的低功率电流互感器，电阻分压或阻容分压的电压互感器等。这些电子式互感器与常规互感器较近似，亦称为半常规互感器。它们体积小、重量轻、暂态响应和运行性能良好，可靠性高，可以直接以模拟量形式输出至就近的开关装置。也可用这种半常规的互感器进行信息测量，用光纤技术进行信息传送，这样可大大简化互感器的绝缘结构，以便用于高电压系统。但这类电子式互感器处于高电位的传感器需要电源，故亦称为有源电子式互感器。
2007年已正式颁布了GB/T20840.7-2007《互感器第7部分：电子式电压互感器》（IEC60044-7:1999,MOD)；GB/T20840.8-2007《互感器第8部分：电子式电流互感器》（IEC60044-8:2002,MOD）。在这些标准中对电子式互感器的使用条件、技术要求和规格等作了全面的、详细的规定。使用条件原则上与常规互感器是相同的，但技术要求和规格则基于电子式互感器的特性，具有明显的差异。
对基于光效应的电子式互感器，国内外许多单位曾进行了长期的大量的研究工作。我国有多个高等学校、研究所和制造厂正在积极进行开发研制。由于它技术较复杂，成本较高，性能易受某些因素影响，不易做到稳定，因此，虽然这种原理提出较早并且研究单位很多，但目前一般尚处于研究试用阶段。但直至最近国外才有个别制造厂的产品正式投入商业运行。
对基于半常规互感器的电子式互感器，由于技术比较成熟，运行经验较多，国内外已开始在中压开关柜，高压GIS装置以及常规电器中推广使用。
电子式互感器的传感器可分为两大类：一类是在常规互感器基础上发展起来的半常规传感器，如采用电容分压或阻容分压原理的电压传感器，铁心线圈低功率电流互感器（LPCT），独立式空心线圈（罗戈夫斯基线圈）电流传感器等。一类是基于光效应（如法拉第效应和普克尔斯效应等）的电流或电压传感器。
电流或电压传感器的输出电平很低，容易受电磁干扰，在变电所的电磁环境下，不可能远距离传输。通常是将信号进行二次变换后，再传送至二次测量或保护设备。如果传感器与二次设备距离很近，例如在同一开关柜内，则可采取适当的抗干扰措施，将所测得的信号直接送至二次设备。
有源光输出系统（Active optic system）
传感器可采用技术较成熟的半常规传感器。传感器输出信号在高电位经有源电子器件变换成为数字信号，再经光纤输出至地电位的二次设备电路。处于高电位的电子电路需要电源才能正常工作，这个电源要求非常可靠。一般采用以下几种方式取得电源：
GIS中用导线直接供电；
由高压母线电流的电磁感应或高电压的电场感应获得电源；
在低压侧将电能转换为光能，然后利用光纤将能量传送至高压侧；
在高压侧采用电池解决电源等。
无源光输出系统（Passive optic system）
如上所述的利用磁-光效应或电-光效应的互感器（MOCT，EOVT），传感器采用光效应，光信号变化由光纤传送至地电位再转换为所测电流电压值，不需要为高电位提供电源，故称为无源光输出系统。这种传送方式是基于光效应的电子式互感器的通常方式。光信号经二次变换接至汇接单元，转换为串行数字输出。光电信号转换参见上述传感器原理。
无论是有源光输出系统，还是无源光输出系统，都是电子式互感器。