电子式互感器是数字化变电站的关键.doc

电子式互感器是数字化变电站的关键数字化变电站主要由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通讯规约基础上分层构建，是能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。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（Electronic Transformer）。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食品、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（Faraday effect）等磁光变换原理的电流互感器，普尔克斯效应（Pockels effect）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芯的空心线圈（罗戈夫斯基线圈）电流互感器，带铁芯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/20840.7-2007互感器 第7部分：电子式电压互感器（IEC60044-7：1999，MOD）；GB/T 20840.8-2007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，铁芯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电池光效应的互感器（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