電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)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(shè)備越要求小型化、智能化、高可靠性。目前電山系統(tǒng)廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增加，造價(jià)也隨之升高，同時(shí)電磁式互感器還有磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小等缺點(diǎn)，難以滿足電/J系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展要求。而新型電子式互感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、扒電磁干擾、不飽和及易于數(shù)字信號(hào)傳輸，能順應(yīng)電力工程的發(fā)展要求，特別是隨著GIS、IIGIS的普遍應(yīng)用和特高壓變電站的建設(shè)，電子式互感器在工程應(yīng)用上的實(shí)踐已顯得尤其重要;早在上世紀(jì)50年代，國(guó)外如ABB、S[MENS、TOM等公司丌始進(jìn)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(guó)外已應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。國(guó)內(nèi)目前已有40多個(gè)電子式互感器和數(shù)字化變電站成功運(yùn)行，等級(jí)覆蓋10—500kV，應(yīng)用范圍包括獨(dú)立型、GIS型、變壓器套管型等。

　　1 電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：

　　電子式互感器必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下進(jìn)行設(shè)汁、制造、試驗(yàn)和運(yùn)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(luò)和系統(tǒng)》等標(biāo)準(zhǔn)”的相繼頒布，相應(yīng)國(guó)標(biāo)報(bào)批稿業(yè)已經(jīng)定稿，為電子式互感器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，和常規(guī)互感器標(biāo)準(zhǔn)GBl207、GBl208相比，電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)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(duì)比

　　2.1定義的區(qū)別

　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量?jī)x器和繼電保護(hù)裝置使用的電流電壓互感器�？梢�(jiàn)其功能、應(yīng)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(shè)備直接使用的模擬電壓信號(hào)或數(shù)字量，如電子式電流互感器(ETA)模擬量輸出標(biāo)準(zhǔn)值為22 5，150，200，225MV(測(cè)量用)和4V(保護(hù)用)，數(shù)字量輸出標(biāo)準(zhǔn)值為2D4111(測(cè)量用)和0lCFII(保護(hù)用)，而常規(guī)電流互感器(常規(guī)TA)輸出為電流信號(hào)，這直接導(dǎo)致了包括設(shè)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(guò)軟件設(shè)定變比，而不再使用常規(guī)形式如600/300/5來(lái)定義。

　　電子式互感器的精度等級(jí)與常規(guī)的差別不大。
 
　　以電流互感器(TA)為例，測(cè)量用TA的標(biāo)準(zhǔn)精度為O.1，O 2，O 5，l，3，5級(jí)，供特殊用途的為O 2S和o 5s級(jí)：保護(hù)用TA的標(biāo)準(zhǔn)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(jí)、TPY級(jí)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(jiàn)圖1。

　　2.2 結(jié)構(gòu)的區(qū)別

　　ETA結(jié)構(gòu)見(jiàn)同2。在高電位等勢(shì)體內(nèi)，完成一次電流傳變、二次信號(hào)采集、數(shù)字信號(hào)凋制和光信號(hào)輸出，光纖從等勢(shì)體山線，通過(guò)絕緣支柱走線到地電位，進(jìn)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(kuò)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(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)互感器，尤其在超、特高壓系統(tǒng)中，它的應(yīng)用將使其可靠性得到極大提高。

　　2)系統(tǒng)精度 應(yīng)用常規(guī)互感器的系統(tǒng)存在若干獨(dú)立誤差環(huán)節(jié)，如二次小信號(hào)變換誤差、采樣誤差、傳輸誤差等，幾互感器要求暫態(tài)試驗(yàn)，但二次小信號(hào)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(duì)于電子式互感器，其額定誤差是指數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)一次信號(hào)間的比差和角差，即以上沒(méi)有被計(jì)入常規(guī)互感器誤差項(xiàng)目，在電子式互感器誤差中被計(jì)入，其輸出直接供給二次設(shè)備使用，降低了系統(tǒng)誤差

　　3)負(fù)載特性 常規(guī)互感器對(duì)負(fù)載要求嚴(yán)格，TA二次不能開(kāi)路，電壓互感器(TV)二次不能短路，負(fù)載特性試驗(yàn)要在額定負(fù)載下完成，電子式互感器輸出為數(shù)字量，通過(guò)光纖傳遞至二次設(shè)備而基本無(wú)損耗，無(wú)負(fù)載要求，避免了可能導(dǎo)致危及設(shè)備或人身安全的問(wèn)題，

　　4)體積造價(jià) 常規(guī)互感器為滿足絕緣、負(fù)荷和暫態(tài)等方而要求，設(shè)備體積較大，且隨著電壓等級(jí)上升，體積越加龐大，造價(jià)昂貴。而ETA由于采用的羅哥夫斯基線圈為非磁性線圈，不會(huì)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(hù)可輕易達(dá)到5TPE級(jí)而體積很�。河糜跍y(cè)量計(jì)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(dá)到精度要求，在超高壓和特高壓等級(jí)，電子式互感器的體積造價(jià)均遠(yuǎn)小于常規(guī)互感器

　　2 4 試驗(yàn)的區(qū)別

　　電子式互感器型式試驗(yàn)在國(guó)家高電壓計(jì)量站和國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行，試驗(yàn)項(xiàng)目為標(biāo)準(zhǔn)所列全部型式試驗(yàn)項(xiàng)目、例行試驗(yàn)項(xiàng)目和特殊試驗(yàn)中的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)、截?cái)嗬纂姏_擊試驗(yàn)。基本上這些試驗(yàn)項(xiàng)目和常規(guī)互感器相同或類似，此外，為檢驗(yàn)鄰近效應(yīng)，增加了它對(duì)準(zhǔn)確度的影響試驗(yàn);為考驗(yàn)工作在高電位的電子單元，增加了傳遞雷電沖擊對(duì)穩(wěn)定性的影響試驗(yàn)，因原理不同，電子式互感器的試驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)的測(cè)量?jī)x器需有數(shù)字輸入接口。電子式互感器的局放試驗(yàn)，因絕緣結(jié)構(gòu)的改變而使局放量非常小，常規(guī)互感器的伏安特性試驗(yàn)，允許在副邊施加電流，來(lái)驗(yàn)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(hào)，否則將損壞二次回路和絕緣。

　　2.5 應(yīng)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(shè)備連接的示意圖。常規(guī)互感器二次輸出側(cè)以1 A、5 A或100V信號(hào)形式與電能表計(jì)、控制保護(hù)等二次設(shè)備相連接，目前絕大多數(shù)二次設(shè)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(hù)、計(jì)量?jī)x表及測(cè)控裝置等二次裝置適個(gè)數(shù)字化，與電子式互感器的應(yīng)用較為接近。因此，互感器的精度等級(jí)、二次側(cè)輸出參數(shù)和與之相連的二次設(shè)備匹配和無(wú)縫連