电子式互感器及其在数字化电站的应用

电子式互感器原理及其在数字化变电站的应用 汤汉松xsunson 江苏凌创电气自动化股份有限公司 电子式互感器的输出协议 国内已应用电子式互感器主要以下6种协议模式IEC6004 8FT3 国网扩充IEC6004 8FT3 IEC61850 9 1点对点传输 IEC61850 9 1协议组网 IEC61850 9 2协议组网 IEC61850 9 2点对点等六种模式 电子式互感器的分类 电子式互感器分为光学电子式互感器和混合电子式互感器 或电学电子式互感器 光学电子式互感器的电流测量原理包括Faraday效应 磁致伸缩效应 Kerr效应和逆压磁效应等 电压测量原理包括Pockels效应 Kerr效应和逆压电效应等 其中利用Faraday效应测量电流和Pockels效应测量电压的方法最直接 精度高 利用Faraday效应实现电流传感有多种方式 如全光纤式 光电混合式和块状玻璃式 混合电子式互感器 电学电子式互感器 的电流测量原理包括罗氏线圈和LPCT 电压测量原理包括容式分压 感式分压等 光学电子式电流互感器的分类 光学式电流传感器又分块状玻璃式和全光纤式两种 块状玻璃式的传感器中采用的是Verdet常数较大的光学材料 它对光信号的损耗大 且Verdet常数的温度稳定性比较差 较难进行温度补偿 全光纤式利用光纤陀螺仪原理来实现 Faraday磁光效应 Pockels电光效应 光学电子式互感器 光学电子式电流互感器 由于目前尚无高精度测量偏振面旋转的检测器 通常利用检偏器将角度转化为光强信息 利用偏光干涉原理实现电流测量 目前比较多的是光纤陀螺仪技术 光学电子式电压互感器 通过横向和纵向调制传感器测量电压 目前难以对相位差进行精确测量 一般采用干涉方法将通过晶体的相位调制光变成振幅调制光 检测光强来间接检测相位 数字闭环全光纤电流互感器总体结构 Faraday效应会受到双折射 固有双折射 应力双折射 温度双折射 温度 振动等因素影响 温度将影响介质的Verdet常数 折射率等 Pockels效应的工作稳定性会受到温度 应力 晶体尺寸以及光源波长稳定性等诸多因素的影响 光学电子式互感器的影响因素 电学电子式互感器技术成熟 运行经验多 具有实用化优势 目前国内数字化变电站应用的电子式互感器大部分都是采用电学电子式互感器来实现的 电学电子式互感器的应用 罗氏线圈是由非磁性材料为骨架构成的空心线圈 因此不会出现磁饱和以及磁滞现象 这些特点决定了罗哥夫斯基线圈做传感器具有良好的线性度和暂态特性 所以罗哥夫斯基线圈输出的电压信号用于保护最具有优越性 电学电子式互感器的原理分析 罗哥夫斯基线圈输出电压 电学电子式互感器的原理分析 电学电子式互感器的原理分析 根据上式的原理分析罗氏线圈输出的电压信号为原始电流信号的微分信号 所以必须对微分信号进行积分来还原成原始的电流信号 目前有两种积分方法 一种为硬件积分即采集器增加积分回路来实现电流还原 另一种为软件积分即采用合并器的软件积分功能来实现电流还原 电学电子式互感器的结构 支柱 一种装置 由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流电压传感器组成 用于传输正比于被测量的量 供给测量仪器 仪表和继电保护装置或控制装置 在数字接口情况下 多个接口共用一台合并单元 电子式互感器 用以对来自二次转换器的电流和 或电压数据进行时间相干组合的物理单元 合并单元可以是互感器的一个组成件 或是一个独立单元 合并单元 MU 采样数据值 包括从合并单元到间隔层设备的采样数据 也可简写为SV SMV网特指从合并单元到间隔层设备间的网络 SMV SampleValue 电子式互感器应用过程中常见问题分析 GIS内电子式互感器的抗干扰的原因 导致采集器的损坏或波形异常引起继电保护装置的不正确动作行为 电子式互感器应用过程中常见问题分析 罗氏线圈原理的电子式互感器由于微分积分过程所导致的暂态过程电流失真从而导致继电保护装置的不正确动作行为 电子式互感器应用过程中常见问题分析 采集器或激光器件的损坏导致采样数据异常 引起继电保护装置的不正确动作行为 电子式互感器应用过程中常见问题分析 电子式电压互感器由于暂态操作过电压 导致下端采集器的损坏 电子式互感器应用过程中常见问题分析 纯光学互感器由于温度或振动等原因的影响 精度无法保证 且出现异常数据 电子式互感器应用过程中常见问题分析 光学电子式互感器由于光学器件损坏所导致的数据异常 数字化变电站的保护子系统 数字化变电站的计量子系统 电子式互感器及合并单元应用方案 电子式互感器采集器数字量传输的合并单元应用 采用母线PT 电子式互感器采集器数字量传输的合并单元应用 采用线路PT 电子式互感器模拟信号就地采集 母线PT数字传输 主要应用于低压系统 常规互感器 合并单元就地实现数字化 电子式互感器测试 电子式电流互感器极性测试 电子式电流互感器特殊测试 用于计量及保护的电子式电压互感器 数字量输出的数据报文中的每个电压通道应进行校验 双A D输出的电子式电压互感器每个A D通道均应进行测试 电子式电流互感器特殊测试 抗干扰能力测试电子式互感器投入运行前进行开关及刀闸带电拉合测试 新投或维修后的电子式互感器至少应进行5次拉合实验 测试过程中对MU进行监视 在空载情况下操作过程中不应出现任意三点超过额定电流的数值 采集器与MU之间不应出现任何原因的通信中断 合并器输出报文不应出现任何原因的错误标志 电子式电流互感器特殊测试 为满足保护应用的电子式互感器的唤醒时间应始终为0 在电子式互感器投入系统运行之前需进行电源切换测试已保证唤醒时间为0 在进行升流实验时 在