電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應用

　　0引言：

　　隨著電里系統(tǒng)向大容量、超高壓和特高壓方向發(fā)展，電力設備越要求小型化、智能化、高可靠性。目前電山系統(tǒng)廣泛應用常規(guī)電磁式電流、電壓互感器或電容式電壓互感器，因系統(tǒng)電壓增高，使互感器的絕緣結構復雜、體積增加，造價也隨之升高，同時電磁式互感器還有磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小等缺點，難以滿足電/J系統(tǒng)應用的發(fā)展要求。而新型電子式互感器結構緊湊、體積小、扒電磁干擾、不飽和及易于數(shù)字信號傳輸，能順應電力工程的發(fā)展要求，特別是隨著GIS、IIGIS的普遍應用和特高壓變電站的建設，電子式互感器在工程應用上的實踐已顯得尤其重要;早在上世紀50年代，國外如ABB、S[MENS、TOM等公司丌始進行新式互感器的研究，電子式互感器就是主要的一種。90年代初，國外已應用到電力系統(tǒng)中。國內(nèi)目前已有40多個電子式互感器和數(shù)字化變電站成功運行，等級覆蓋10—500kV，應用范圍包括獨立型、GIS型、變壓器套管型等。

　　1 電子式互感器標準依據(jù)：

　　電子式互感器必須在標準規(guī)范下進行設汁、制造、試驗和運行，IEC60044—7《電子式電壓互感器》、1EC60044—8《電子式電流互感器》、IEC61850《變電站網(wǎng)絡和系統(tǒng)》等標準”的相繼頒布，相應國標報批稿業(yè)已經(jīng)定稿，為電子式互感器的推廣應用奠定了基礎，和常規(guī)互感器標準GBl207、GBl208相比，電子式互感器標準的大部分內(nèi)容相同，增加了數(shù)字量的定義、原理、數(shù)舉描述、試驗規(guī)定等則是較為明顯的不同。

　　2 電子式互感器與常規(guī)互感器的對比

　　2.1定義的區(qū)別

　　根據(jù)標準描述，電子式互感器是具有模擬量電壓或數(shù)串量輸出，供頻率15～100HZ的電氣側量儀器和繼電保護裝置使用的電流電壓互感器�？梢娖涔δ堋�應用范圍和常規(guī)互感器完全一致，區(qū)別在于輸出量，足可供二次設備直接使用的模擬電壓信號或數(shù)字量，如電子式電流互感器(ETA)模擬量輸出標準值為22 5，150，200，225MV(測量用)和4V(保護用)，數(shù)字量輸出標準值為2D4111(測量用)和0lCFII(保護用)，而常規(guī)電流互感器(常規(guī)TA)輸出為電流信號，這直接導致了包括設備銘牌參數(shù)在內(nèi)的一系列不同，如電子式互感器可根據(jù)需要通過軟件設定變比，而不再使用常規(guī)形式如600/300/5來定義。

　　電子式互感器的精度等級與常規(guī)的差別不大。
 
　　以電流互感器(TA)為例，測量用TA的標準精度為O.1，O 2，O 5，l，3，5級，供特殊用途的為O 2S和o 5s級：保護用TA的標準精度為5P，10P，和5TPE，其中5TPE的特考慮短路電流中有非周期分量的暫態(tài)隋況，其穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)誤差限值分別與5P級、TPY級常規(guī)TA相同。 　

　　電子式互感器的原理和常規(guī)的有很大小同

　　電子式互感器的不同原理分類，見圖1。

　　2.2 結構的區(qū)別

　　ETA結構見同2。在高電位等勢體內(nèi)，完成一次電流傳變、二次信號采集、數(shù)字信號凋制和光信號輸出，光纖從等勢體山線，通過絕緣支柱走線到地電位，進入光纜引至位于集控室的合并器單元，常規(guī)TA不論正置式或倒置式，都要把地電位引至二次線圃，使高低電位之間的絕緣距離為線圈內(nèi)半徑，因采用光纖絕緣體，電子式互感器將高低電位間的絕緣距離擴大全整支絕緣杜高度，

　　2 3 性能的區(qū)別

　　1)絕緣性能 由前文可知，電子式互感器的絕緣性能遠優(yōu)于常規(guī)互感器，尤其在超、特高壓系統(tǒng)中，它的應用將使其可靠性得到極大提高。

　　2)系統(tǒng)精度 應用常規(guī)互感器的系統(tǒng)存在若干獨立誤差環(huán)節(jié)，如二次小信號變換誤差、采樣誤差、傳輸誤差等，幾互感器要求暫態(tài)試驗，但二次小信號傳變器的暫態(tài)特性往往不能滿足要求，從而增加了系統(tǒng)誤差。而對于電子式互感器，其額定誤差是指數(shù)字信號與標準一次信號間的比差和角差，即以上沒有被計入常規(guī)互感器誤差項目，在電子式互感器誤差中被計入，其輸出直接供給二次設備使用，降低了系統(tǒng)誤差

　　3)負載特性 常規(guī)互感器對負載要求嚴格，TA二次不能開路，電壓互感器(TV)二次不能短路，負載特性試驗要在額定負載下完成，電子式互感器輸出為數(shù)字量，通過光纖傳遞至二次設備而基本無損耗，無負載要求，避免了可能導致危及設備或人身安全的問題，

　　4)體積造價 常規(guī)互感器為滿足絕緣、負荷和暫態(tài)等方而要求，設備體積較大，且隨著電壓等級上升，體積越加龐大，造價昂貴。而ETA由于采用的羅哥夫斯基線圈為非磁性線圈，不會山現(xiàn)磁飽和及磁滯現(xiàn)象，具有良好的線性度和暫態(tài)特性，用于保護可輕易達到5TPE級而體積很�。河糜跍y量計量的低功率鐵心線圈，輸出功率微小，因此可用較小的截面達到精度要求，在超高壓和特高壓等級，電子式互感器的體積造價均遠小于常規(guī)互感器

　　2 4 試驗的區(qū)別

　　電子式互感器型式試驗在國家高電壓計量站和國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行，試驗項目為標準所列全部型式試驗項目、例行試驗項目和特殊試驗中的機械強度試驗、截斷雷電沖擊試驗�；�本上這些試驗項目和常規(guī)互感器相同或類似，此外，為檢驗鄰近效應，增加了它對準確度的影響試驗;為考驗工作在高電位的電子單元，增加了傳遞雷電沖擊對穩(wěn)定性的影響試驗，因原理不同，電子式互感器的試驗項目和常規(guī)的有所區(qū)別。如穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)電流誤差試驗的測量儀器需有數(shù)字輸入接口。電子式互感器的局放試驗，因絕緣結構的改變而使局放量非常小，常規(guī)互感器的伏安特性試驗，允許在副邊施加電流，來驗證飽和特性，電于式互感器囚不輸出電流，也不允許施加電流信號，否則將損壞二次回路和絕緣。

　　2.5 應用的區(qū)別

　　圖3為常規(guī)互感器和電子式互感器與二次設備連接的示意圖。常規(guī)互感器二次輸出側以1 A、5 A或100V信號形式與電能表計、控制保護等二次設備相連接，目前絕大多數(shù)二次設備廠商提供的產(chǎn)品也是按此匹配的。而電子式互感器的二次輸出參數(shù)則完全不同，繼電保護、計量儀表及測控裝置等二次裝置適個數(shù)字化，與電子式互感器的應用較為接近。因此，互感器的精度等級、二次側輸出參數(shù)和與之相連的二次設備匹配和無縫連