武汉长江通信产业集团股份有限公司光电互感器项目.doc

2007年“华创会”国际人才合作项目简介单位名称武汉长江通信产业集团股份有限公司发布项目名称10-750kV电子式电流互感器/电压互感器产业化项目项 目 经 费3600万元合 作 方 式合资、合作二、项目概况：1、项目主要内容互感器是电力输配电线路中不可缺少的重要设备，其作用就是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值，以便于用仪表直接进行测量。互感器除用作测量外，还可作为各种继电保护信息传感装置，广泛用于变电站、电力开关的配件、输配电网络、发电企业监控系统等等，是电力系统自动化最基本也是最重要的测量设备，使用量非常大。电子式电流/电压互感器是21世纪数字化、光纤化、网络化和智能化的高科技产品，它适应新世纪电力测量技术的发展方向，对电力计量和继保带来革命化的技术进步，是电力自动化系统现代化的基础，具市场前景广阔。本项目以电子式互感器及输配电网络保护设备为产品方向，将建设一个高起点的输配电新技术产业化基地，以电子式电流/电压互感器为核心，结合基于暂态保护原理和广域信息的输配电网络保护设备等关联产品的全面推广，为我国电力输配电网和变电站提供计量、继保等全面解决方案，生产高质量的批量产品。项目产品由长江通信自主研发，拥有完全自主的知识产权。目前项目一期产品研发已完成。其中10KV电子式电流互感器/电压互感器通过了国家权威机构武汉高压所的型式试验，10KV 电流互感器达到0.2S级、10KV 电压互感器达到0.2级。并在湖南某试验点挂网试运行，运行情况良好。后续35KV、110/220KV及500KV电压等级的系列产品研发、测试等正在按计划进行中。长江通信作为高科技上市公司，技术实力雄厚、资金有保障、管理高效，因此本项目已具备了产业化基础，成果转化前景良好。本项目计划投资3600万元，项目执行期为3年，达产后，可年产电子式电流互感器、电压互感器及中高压开关设备1万台套，年销售收入预计可8000万元，年利税总额（含所得税、销售税金及附加）1640万元。本项目财务内部收益率（IRR）为42.93，表明盈利能力强；财务净现值（NPV）为3610万元（IC=12%），表明在财务上是可行的；项目投资利润率为31.33，表明可投资收益高；项目投资回收期为 2.1年， 表明可在较短时间内收回投资，降低了项目风险程度。本项目已具备了产业化基础，成果转化效果好，可创造出良好的经济效益和社会效益，2、预期达到的技术经济指标本项目产品包括电子式电流互感器（CT）、电子式电压互感器（VT）及PASS一次设备，其主要技术指标如下：（1）、电子式电流互感器（CT）l 额定一次电压：10KV-750KVl 额定一次电流：50-7500Al 额定二次电压（模拟电压输出）：22.5mV、150 mV、 200 mV、225 mV、4Vl 数字输出额定值：符合IEC60044-8规范要求l 额定频率：50HZl 准确级精度：测量：0.2级，保护：5P2O（2）、电子式电压互感器(VT)l 额定一次电压：10KV；35KV；110KVl 额定二次电压：1.625V；2V；3.25V；4V；6.5Vl 测量用电子式电压互感器准确级： 0.2级l 保护用电子式电压互感器准确级：3P（3）、中高压开关设备l 绝缘强度和绝缘界质的绝缘性能（耐压、雷电冲击、工频耐压、绝缘电阻、局部放电、界质损耗因数）；l 机械强度和动作可靠性；l 短时耐受电流和峰值热耐受电流：热容量和在电动力作用下的机械强度；l 短路条件下的开断及关合能力；l 主回路电阻和温升：长期载流能力；l 二次回路可靠性；l 密封性能和防护能力。（4）、正常使用条件l 环境气温：1、-5+40；2、-25+40；3、-40+40l 其他要求： 一次电流/电压传感器的绝缘要求； 工频耐受电压； 局部放电； 温升限值； 电磁兼容要求；抗干扰要求； 雷电冲击及机械要求以上各项均符合IEC400447“电子式电压互感器”和IEC400448“电子式电流互感器”等最新规范要求及相关国家、行业的最新标准。本项目各产品技术指标均处于国内领先地位，与国外同类产品，主要技术指标也处于同一水平上。五、项目的意义和必要性：（国内外现状和技术发展趋势及产业关联度分析，市场分析） 1、国内外现状（1）、国际发展现状自20世纪70年代起，电子式电流/电压互感器的研究已成为光纤传感技术在电力系统中应用热点，目前世界上许多技术发达的国家都投入了大量的人力、物力和财力从事这项研究工作，国外经过几十年的研究工作，已经积累了丰富的研制经验。电子式互感器结构紧凑、重量轻、没有磁饱和、传输频带宽，前景广阔，与高压开关设备配套的测量互感器已由传统的电磁式走向现代的电子式。瑞典ABB公司、美国Trench公司、加拿大NxtPHASE公司、法国阿尔斯通（Alstom）公司、德国西门子（Siemens）公司等都相继开发出电子式互感器。l 瑞典ABB公司利用波克效应开发出无源型电子式电压互感器，做到户外互感器420KV级，GIS互感器60120KV级。该公司还利用法拉第（Faraday）效应开发出无源型光电电流互感器，做到420KV级。l 美国Trench公司开发出了适用于中压开关设备的低功率电子互感器。其产品符合IEC60044-8电子电流互感器标准，能满足所有测量和保护的要求，无二次回路问题，采用金属外壳，运行时接地，此外还具有体积小，重量轻，环保，高可靠性等特点。l 法国阿尔斯通（Alstom）公司的光电电流互感器已做到100800kv级，光电电压互感器已做到345kv级。l 加拿大NxtPHASE公司设计的电流传感技术基于法拉第效应，在动态范围内也具有超高精度。其设计的光发射二极管发射光电转换信号至线性极化信号，此后循环。在欧美日等发达国家，电子式电流/电压互感器已开始进入实用化研制阶段，并有小批量的产品生产。国外电子式互感器研制和应用的主要实例有：l 美国1987年在田纳西州电信局所属的Mocczsin电站首次安装使用了三相161kV全光纤组合式充电互感器。l 1997年1月，ABB公司推出了2000A的115550kV组合式充电互感器。l 1995年，德国GEC Alsthom 公司在美国安装了525KV的组合式电子式互感器，其后，又陆续在荷兰、比利时、加拿大和法国等国的变电站挂网试运行。l 日本NGK公司在1986年5月研制成功光电互感器样机，日本东芝公司已研制出1000KV的电子式光学电压互感器。l 2000年，ABB公司研制出可用于69至765kV电压等级的光电电流互感器，测量电流范围为52000A，准确度达到0.2。同时，他们研制了用于GIS中的复合电子式电压、电流互感器，电流测量范围为5A2000A，电压测量范围为69500kV，准确度都达到0.2。l 法国Alstom公司利用法拉第（Faraday）效应研制了一套电子式电流互感器，在3050的范围内准确度达到0.2。2000年他们研制的362kV电子式电流互感器已经开始向LCRA和CINERGY等美国公司供货。（2）、国内发展现状电子式互感器在国内还处于研究阶段，目前还没有厂家投入批量生产。70年代至今，曾先后有清华大学、西安交通大学、中国电科院、大连互感器厂、西安高压开关厂、南京自动化研究院等多家大学、研究院所和工厂开展这项工作。目前国内已有10多所大学和20多家研究所、工厂正在开展电子式互感器的研究，但没有一家能进行大规模生产，多数仍处于研制挂网阶段。主要研制单位集中在大学如清华,华中理工大学等,电力二次侧设备厂家如许继电气, 南京新宁光电自动化有限公司等,还有一些新的企业如长江通信,西安同维工,西安华伟,广东伟钰等。清华大学,上海科技大学,华北电力大学,华中理工大学在光电互感器的研究上起步较早,到现在已有10多年的历史,也早有产品挂网运行, 华中理工大学早在1993年12月居于BGO晶体的光电互感器就在广东挂网应行。大学以研究为主,自己难于产业化,技术成果大多转让给电力二次侧设备厂家。国内早期的光电互感器挂网并没有完全实现全数字化,因为没有符合IEC61850标准的继保设备,大多采用变通的办法,重新将数字量变回模拟量,以便和传统的继保设备相连接.并非真正意义上的全数字化的挂网。2003年年底，基于国内外研究现状，河南电力试验研究院、德国斯尼文特公司、许继电气股份有限公司及洛阳高新斯瑞埃尔电子产品有限公司联合开展电子式互感器的应用研究。研究涵盖电子式互感器与传统二次设备的接口、电子式互感器对保护性能的影响、电子式互感器的运行维护、数字接口二次设备的运行维护、新型计量系统的精度评估等内容。由河南电力试验研究院与德国斯尼文特公司等联合研制的交流变电站用500千伏光电电子式互感器于2005年10月14日在500千伏郑州变电站投入运行。该产品系列主要采用的是国外全光互感器技术。国内可查找的挂网运行的公司主要有南京新宁光电自动化有限公司2004年12月，由OET711型110kV数字式光电电流互感器和电压互感器、OET701型10kV电子式电流互感器组成的全数字化变电站在山东阳谷挂网运行。同维电力生产的“新型电子式电流互感器”，已于2005年3月15日在河南洛阳新安变电站挂网运行。广州伟钰光电科技有限公WET-OCV型110KV电流互感器于 2006年1月在梅花挂网运行。（3）、长江通信的研制情况长江通信研制的电子式电互感器,电流互感器采用Rogowski线圈,激光供电,光纤传输等技术；电压互感器采用电容分压, 光纤传输等技术。产品系列覆盖10KV、35KV、110KV,220KV,500KV等电压等级,温度范围为-40度至+40度,精度可达0.2级和0.2S级。二次测输出严格按IEC61850标准的数字接口.符合国际标准,同全数字继保设备无缝连接，能实现真正意义上的全数字化的变电站。目前项目一期产品研发已完成。其中10KV电子式电流互感器/电压互感器通过了国家权威机构武汉高压所的型式试验，10KV 电流互感器达到0.2S级、10KV 电压互感器达到0.2级。并在湖南某试验点挂网试运行，运行情况良好。后续35KV、110/220KV及500KV电压等级系列产品研发、测试等正在按计划进行中。长江通信做为一个以光通信为主体的产业集团,在光通信传输技术上有坚实基础, 电子式互感器完成数据采集后,实际上就是光纤通信传输给继保设备,传输协议采用的是现有的IP协议.长江通信在该技术领域有技术基础与研发优势。长江通信在全光纤互感器的研究方面也拥有独特的优势, 长江通信是我国最大的光纤生产厂商长飞光纤光缆公司的股东单位，并正在和长飞光纤光缆股份有限公司洽谈光纤互感器的研究,该技术的研究成功,将会促使国内光电互感器产业有突破性的发展。长江通信在电力继保系统方面专注于与专业厂商合作，以增强实力。如与北京四方继保自动化股份有限公司建立了战略合作伙伴关系，北京四方公司在电子式互感器领域内传感器和传输的研究,配套的全数字化的继保设备采用国内最早微机继保的厂家, 四方公司是我国继保领域的著名院士杨奇逊教授创办的,自1999年以来，四方公司开始跟踪IEC61850标准的进展，率先在国内进行了IEC61850标准在变电站自动化系统中的应用研究，是电力继保领域的领军企业。长江通信与四方公司的合作将有效推进本项目进展，为今后开拓市场、产业化奠定良好基础。2、产业关联度分析电力工业在国民经济中占有重要的地位，现代工业、农业、交通、国防以及人民生产生活等许多方面都离不开电力能源。输配电设备是电力设备的重要组成部分，电站发出的强大电能，只有通过输配电网络才能输送到各个用户。互感器是输配电线路中不可缺少的重要设备，其作用就是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值，以便于用仪表直接进行测量。互感器除用作测量外，还可作为各种继电保护信息传感装置，广泛用于变电站、电力开关的配件、输配电网络、发电企业监控系统等等。中高压电流电压互感器是电力系统自动化最基本也是最重要的测量设备，使用量非常大。电流/电压互感器制造技术的先进性、可靠性和安全性将直接影响电力输配电网和变电站的正常运行。目前电力系统主要采用电磁式互感器，包括铁芯式电流、电压互感器，有干式、油浸、SF6气体绝缘式多种结构。但随着电力系统容量的不断增长，电网电压等级不断提高以及计量、保护、监控要求的不断提高。传统的电磁式电流、电压互感器暴露出其体积大、重量重、铁磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄等缺点，而且油浸式还存在介质爆炸、泄露风险，已难以满足现代电力系统高可靠、自动化的需要，也难以适应输配电网络（变电站）、电厂监控和计量数字化、光纤化、网络化、智能化的要求。随着光电子技术的迅速发展，许多科技发达国家已把目光转向利用光学传感技术和电子学方法来发展新型电子式电流互感器，简称“电子式电流互感器”。国际电工协会已发布电子式电流互感器标准。电子式互感器不仅包括光电式的互感器，还包括其它各种利用电子测试原理的电压、电流传感器。电子式互感器产品是一项真正的涉及多学科多专业的光电高科技产品，既符合世界高科技产品的发展方向，更符合电力技术的发展方向，产品的技术先进性和产品技术延伸性好，不但系列产品可以能够较快上市，而且其延续产品的科研开发可以进行十几年甚至几十年。综上所述，电子式电流/电压互感器的研究和发展促进了变电站自动化程度的提高，变电站的自动化又为电子式电流/电压互感器研究提供了广阔的技术和市场前景。3、市场分析（1）、宏观市场分析中国经济将持续发展，电力供需结构性紧张将长期存在，整个行业处于稳定持续增长状态，2001-2010年均增长在6.6%-7%之间， 电网和发电设备投资需求巨大。“十一五”期间城市配电网建设和改造将成为电网投资的重点，目前用电需求的增长态势对电网的输配电能力提出了严峻要求，为了实现更大范围的资源优化配置，保证跨区送电的顺畅进行，加大力度进行电网建设和改造优化势在必行。2006年我国迎来电站投产的新高峰，为确保电力的顺利外送，我国面临着更加繁重的主干电网建设任务。为了集中解决近两年供需矛盾较突出的大中城市电网供电问题，国家电网、南方电网启动城市电网建设与改造工程。其中国家电网公司对31个主要城市的电网建设和改造投资计划总额约为4600亿元，而南方电网公司计划投资1500亿元，两者的合计金额将达到6000亿元，年均投资额在1200亿元。因此自2006年起我国进入主干电网、城市电网的建设高峰期。预计我国2006年电网基本建设投资增速超过0.3%，城乡电网改造投资增速为6%，整个电网投资的增速为15%左右。在电网投资增长的拉动下，用于主干电网、城市电网建设的输变电高压设备快速增长，“十一五”期间的平均年增速超过30%。（2）、电力互感器市场分析电力互感器是可广泛用于电力系统各个领域的自动化产品，是电力行业运营和自动化系统的“眼睛”。变电站及保护自动化产品、开关、计量计费、配电等市场都是电力互感器的用武之地。近年来，随着我国经济的发展和社会主义体制改革的逐步深入，人们对电力的需求越来越大，对供电的要求也越来越高。高电压传输、自动控制在电力系统已逐步广泛使用。在国家“十一五”规划中，电网建设被划到国家支持的行列，输变电设备行业十分乐观。与特高压电网“挂钩”的变压器、继电器及自动保护装置、开关、电线电缆等重点企业未来的道路更为广阔。我国500千伏超高压电网的建设正处于一个快速发展的新时期，变电站自动化技术随之有了较大的发展，在功能上已由监测向综合自动化发展，相应的变电站运行管理方式开始向无人值班、少人值守和无人值守的方向发展。据相关调查，国内最近几年将新建500KV的变电站10个，330KV的变电站27个，220KV的变电站800个，110KV的变电站10000个。今后新建变电站将以每年515的速度增加，每个变电站要用几十个电流互感器,最近几年新增的互感器至少几十万台以上，其产值每年在几十个亿。这一估算还不包括对老的互感器的更新。可见电子式电流/电压互感器的市场前景非常广阔。 在变电站及保护自动化产品市场领域，高端市场（500kV、220kV）涉及“西电东送”工程和区域电网互联互通等一些重大项目，是国家投资的重点，所占比重最大。而在中低端市场（110kV、35kV），因为新建和自动化改造变电站数量众多，市场容量的总和（53%）超过了高端市场（47%）。（3）、新型开关设备市场分析空心线圈互感器的重要应用之一是用于各种高压开关中（如GIS、PASS和独立式的开关）代替现有的铁芯互感器，这一领域的市场潜力很大。高压开关是电力系统中重要的输配电设备，其市场容量将随着新型变电站的发展而不断扩大，以断路器为基础的敞开式或半封闭式组合电器、中压金属封闭开关设备、中压主要开关元件预装式变电站、电压等级开关电器、电压等级断路器、设备等种主要开关设备具有良好的市场前景。l 126252kV产品将保持较高增长速度，“十五”末，126252kV断路器年需量达到6000台左右。l GIS具有易于安装建设，抗严酷环境条件，可靠性高，维量小等优点。在高压进城，水电站，在污秽，湿热，高海拔，高寒等严酷环境条件下建高压、超高压变电站是首选产品，其使用量及比重会进一步增加。“十五”末，GIS年需求量达到10002000个。l 插接式开关系统PASS（Plug & Switch System）是一种新型组合式模块化、智能化的高压配电装置，额定电压123550kV。它利用GIS技术把断路器、隔离开关、接地开关组合在一个内充六氟化硫气体的密封金属外壳内，构成一个模块式的组合式高压配电装置。PASS在改造原有空气绝缘敞开式变电站或新建用地受限制的敞开式变电站中有良好用途。PASS于“十五”期间引进我国并合格生产，已在积累生产和使用经验基础上逐步扩大使用。l pass罗盘式变电站，额定电压123170KV，以自能灭弧SF6断路器为基础，并组合有隔离开关（接地开关）、互感器、避雷器等形成空气绝缘结合式模块，可拼装成多间隔变电站。 这是占有行业较大产量比重的一种开关设备（近40%产值）。12 kV开关柜（含固定柜、手车柜、环网柜、FC柜）在“十五”末的年需求量达1314万套。 4、市场竞争状况国外公司的电子式互感器产品己经在我国电力系统实际挂网运行，其典型实例有：ABB、西门子跨国公司的OTC产品应用于天广线、三常线、大房线等50万伏换流站。根据国家有关部门公布的资料，我国今后每年将新建35至500千伏的变电站1160个，新增发电机组271台，并且每年将以5至15的速度增加。据国家电网公司目前编报的“十一五”电网规划及2020年远景目标报告。“十一五”期间，国家电网公司新增330千伏及以上输电线路6万千米、变电容量3亿千伏安，投资9000亿元左右。同时，考虑到加上目前需要改造的发（变）电站等情况。据初步汇总分析，预计国内电力行业自动化系统每年的市场需求为46亿元，当年与之配套的新型电子式互感器市场需求也将达36亿元。目前，我国互感器行业生产规模较小，还没有形成规模经济，但行业集中度较高，主要聚焦于上海、江苏、大连、黑龙江等省市地区。对于新型电子式互感器的生产，大多也正处于研制和试生产阶段。2004年5月，国家电子式互感器标准工作组扩大会议在沈阳举行。会上讨论了电子式互感器标准制定的原则，并正在着