电子式互感器在数字化变电站中的应用限制_曹凤田
电子式互感器及其数字化变电站应用研究
电子式互感器及其数字化变电站应用研究【摘要】以电子式互感器和IEC61850通信协议为基础的数字化变电站是当前电网建设的重要发展方向。
本文首先介绍了电子式互感器结构，分析了电子式互感器在数字化变电站三层结构中的应用环境，最后以220kV数字化变电站建设的工程实践，深入探讨了其在数字化变电站应用情况。
【关键词】电子式互感器；变电站；数字化；网络结构1 引言全球低碳经济的发展要求企业通过技术创新、制度创新、产业转型等手段，创造出可持续发展的发展环境。
在低碳经济的推动下，智能电网的建设正在被提上日程，随着传感器、测量控制、信息通信、储能和高压输变电等先进技术的日臻完善，电网建设也日益趋向信号数字化、诊断自动化、决策智能化和自我修复化的数字化智能电网发展。
在国内现代数字化变电站建设中，随着网络通信与控制技术的不断发展，电子式互感器的应用范围日趋广泛。
目前，国内大部分省市都在积极组织110kV、220 kV及以上电压等级数字化变电站的建设，不但有效提升了区域的供电能力，而且是国内电力事业发展的重要标志之一。
互感器是电网建设中重要的电气设备之一，基于数字化的光电技术的新型电子式互感器，以其安全性高、暂态响应快速、测量精准等优势逐渐取代了传统的电磁式互感器，并能够实现直接与数字化测控设备通信。
因此，加强数字化变电站中电子式互感器应用问题的研究是十分重要的，必须引起国内电力技术人员的高度重视。
电子式互感器的优点与常规互感器相比，电子式互感器作为一种新型的电气设备，根据动作原理的不同，将其主要分为：有源式、无源式两种类型。
其主要具有以下优点：（1）完全隔离高低压，绝缘结构与形式较为简单；（2）由于利用新型电子技术进行传感器的控制，由于设备中不含铁芯，而有效避免了铁磁谐振、磁饱和等问题；（3）电子式互感器的动态范围大、测量精度高、频率响应较宽，可以同时应用于继电保护和电力测量；（4）数字式互感器的数字信号分享效果良好，而且对于电压等级的敏感性较弱；（5）由于电子式互感器中不使用油气，而客观避免了发生燃烧或爆炸的危险；笔者认为以电子式互感器和IEC61850通信协议为基础的数字化变电站是当前电网建设的重要发展方向，其中电子式互感器的应用研究是未来电网设备研发企业的重中之重。
电子式互感器及其在数字化变电站中的应用
• 无源电子式互感器（光CT、光PT） • - 利用光学原理感应被测信号
• - CT： Faraday磁光效应 • - PT： Pockels电光效应 • - 传感头部分不需电子电路及电源 • - 利用光纤传输传感信号
电子式互感器及其在数字化变电站中 的应用
电子式互感器的发展及应用概况
• 始于二十世纪七十年代初
• 英国、前苏联、日本、美国等 • 二十世纪八十年代发展较快 • 微电子技术、光纤传感技术及光纤通信技术推动了电子式互感器发展 • 二十世纪九十年代进入实用化研究阶段 • ABB、ALSTHOM、SIEMENS等 • 二十一世纪初开始工程应用 • 1999年IEC60044-7（电子式电压互感器）发布 • 2002年IEC60044-8（电子式电流互感器）发布 • 2007年GB/T20840.7（电子式电压互感器）和GB/T20840.8(电子式电流互感器) 发布
电子式互感器及其在数字化变电站中 的应用
电子式互感器的发展及应用概况
• 国外电子式互感器的研制应用概况
电子式互感器及其在数字化变电站中 的应用
电子式互感器的发展及应用概况
• 国外电子式互感器的研制应用概况
• (2) 基于空芯线圈、分流器及激光供电等技术的有源电子式互感器是目前各公司推 广应用的重点，已有不少工程使用有源电子式互感器。近年来，ABB及SIEMENS在 高压直流输电工程中使用的互感器多数均为有源电子式互感器，其电流互感器使用 分流器、空芯线圈和激光供电等技术，电压互感器主要使用电阻分压等技术。
电子式互感器及其在数字化变电站中 的应用
电子式互感器的试验方法
• 电子式互感器的主要特点—数字输出 • 误差和极性试验—电子式互感器校验仪
电子式互感器在数字化变电站中的应用
电子式互感器在数字化变电站中的应用徐大可1,赵建宁2,张爱祥3,鉴庆之3,黄德祥1,孙志杰1(1.南京新宁光电自动化有限公司,南京210003;2.云南电网公司,昆明650011;3.莱芜供电公司,莱芜271100)摘 要:由于电力系统对设备小型化、智能化、可靠性的要求越来越高,而常规互感器的绝缘结构复杂、体积庞大、造价高昂、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小,故从标准、定义、结构性能、试验等方面对比介绍了电子式互感器,指出其优良的绝缘性能和暂态特性、高可靠性高、小体积、低造价等特点,还介绍了当前国内外电子式互感器的主要型式、应用时的优缺点,指出电原理的电子式互感器能满足实际运行要求。
最后阐述了它在数字化变电站中应用的原则和方案,指出电子式互感器的采用,将给国内乃至国际变电站,尤其是超高压及特高压变电站的自动化运行和管理带来深远的影响和变革,具有非常重大的技术和经济意义。
关键词:电子式互感器;常规互感器;性能;数字化变电站;应用中图分类号:TM45文献标识码:A 文章编号:100326520(2007)0120078205Application of Electronic T ransformers in Digital SubstationXU Dake 1,ZHAO Jianning 2,ZHAN G Aixiang 3,J IAN Qingzhi 3,HUAN G Dexiang 1,SUN Zhijie 1(1.Nanjing Xinning Optoelect ronic Automation Co.,Lt d.,Nanjing 210003,China ;2.Yunnan Power Grid Corporation ,Kunming 650011,China ;iwu Power Company ,Laiwu 271100,China )Abstract :The requirements of miniaturized ,intelligentized ,high security electric power equipments are higher in power system ,but the routine transformer has complex insulation configuration ,big solidity and high price ,it also has some disadvantages like magnetism saturation ,resonance ,and small dynamic range.The new electronic trans 2former is expounded here about its standard ,definition ,frame ,performance ,and routine test ,the compare of elec 2tronic transformer with routine transformer shows that electronic transformer has obvious advantages such as good insulation ,good transient performance ,high security ,small solidity ,and low price.The currently main types of e 2lectronic transformers inland and overseas are described here ,the virtues and disadvantages of them in application are also described ,it is pointed that the electronic transformer with electricity theory can satisfy the need of prac 2tice.The principle and scheme of electronic transformer application in digital substation are analyzed here ,it is pointed that for automatization of substation ,especially for EHV and U HV substation ,application of electronic transformer will leads deep effect and revolution ,which have very important technical and economic significance.K ey w ords :electronic transformer ;routine transformer ;performance ;digital substation ;application0 引 言随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展,电力设备越要求小型化、智能化、高可靠性。
41-电子式互感器及其在数字化变电站中的应用
全球低碳经济的兴起和可再生能源的广泛应用，要求电力系统应全面提升优化配置，由此催生智能电网的建设。
智能电网要以先进的传感、测量、控制、信息、通信、新型储能和输电等高新技术为依托，具有数字化、智能化、网络化、双向互动的运行特征，具备全要素、全方位、全过程的测量、监测、诊断、决策以及自愈等能力，允许多种可再生能源以电能形式接入，从而提高整个电力系统产生、输送、供应、耗用、调配电能的效率，实现整个电力系统安全、经济稳定运行。
其中进行数字化变电站建设是实现智能电网的关键环节。
220kV 白洋淀数字化变电站是保定供电公司的第一座数字化变电站，由智能化的一次设备和网络化的二次设备分层构建而成，通过高速光纤以太网替代传统的以太网和电缆，使站内的一次设备和二次设备均实现数字化通讯，并具有全站统一的数据建模及数据通信平台，从而实现智能装置之间的相互联系。
互感器作为电力系统中的重要设备对电力系统的正常运行和计量起到非常重要的作用。
电力系统传统采用电磁式互感器测量一次侧电流和电压，为二次保护、计量等设备提供电流和电压信号。
由于采用电磁感应原理，存在诸多缺点：（1）体积大，绝缘结构复杂；（2）线性工作范围小、电流较大、CT 易出现饱和现象，使用中不得不将测量CT 和保护CT 分开；（3）互感器内部充油，密封不好容易漏油，故障时容易发生爆炸；（4）暂态特性差，易产生铁磁谐振等现象。
尤其电流互感器发生故障时容易饱和，对继电保护装置动作行为影响很大，对差动保护特别不利。
随着电力系统容量增大和电压等级升高，上述各种缺点更加突出。
新型电子式互感器（ECT 、EVT ）利用近年来发展起来的光电子、光通信、激光及微电子技术，能有效地克服传统电力互感器的缺陷，同时能以光数字信号输出，随着全封闭组合电器和组合电器的普遍应用和特高压变电站的建设，电子式互感器具有广阔的应用前景。
为电力系统的安全运行、节约成本、优化二次设备提供了坚实的基础。
电子式互感器在数字化变电站的应用
电子式互感器在数字化变电站的应用李九虎1,郑玉平1,古世东2,须 雷1(1.南京南瑞继保电气有限公司,江苏省南京市211100;2.北京电力公司,北京市100031)摘要:电子式互感器和合并单元作为数字化变电站的重要组成部分,与传统互感器相比具有绝缘简单、动态范围宽、抗饱和性能强、占地面积小、实现数据输出等优点。
文中介绍了有源和无源电子式互感器的构成,对这2种方式进行了比较,介绍了合并单元的功能及其应用,对工程应用提出了互感器配置和功能应用的实施建议。
关键词:电子式互感器;数字化变电站;过程层;合并单元中图分类号:TM 45;TM764收稿日期:2006-10-13;修回日期:2006-12-18。
0 引言数字化变电站是由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC 61850通信协议基础上分层构建,能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
IEC 61850将数字化变电站分为过程层、间隔层和站控层3层,各层内部及各层之间采用高速网络通信。
与常规变电站相比,数字化变电站间隔层和站控层的设备及网络连接只是接口和通信模型发生了变化,而过程层却要进行较大的改变,由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接,逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元(M U )、光纤连接等内容,过程层各设备之间的数据交换遵循IEC 61850-9-1/2或IEC 60044-8标准的要求。
由于目前一次设备普遍不具备数据接口,所以本文主要介绍电子式互感器和M U 的内容以及实际工程配置方案。
1 电子式互感器电子式互感器与传统互感器相比,具有绝缘简单、体积小、重量轻、电流互感器动态范围宽、无磁饱和、电压互感器无谐振现象、电流互感器二次输出可以开路等优点,受到普遍关注,并逐步在工程中应用。
电子式互感器根据构成原理的不同,可分为有源式和无源式。
有源电子式互感器是指高压平台的传感头部分需要供电电源的电子式互感器,无源电子式互感器是指高压平台的传感头部分不需要供电电源的电子式互感器。
电子式互感器在智能变电站中的选择与应用
电子式互感器在智能变电站中的选择与应用作者：张志鹏朱萍郭朝云来源：《科教导刊·电子版》2013年第27期摘要介绍了不同原理的电子式互感器的特点，提出了智能变电站电子式互感器的选择方案。
提出电子式互感器的布置应遵守节约占地原则、电子设备地电位安装原则，合并单元宜安装于室内。
提出了主变中性点设备新型接线方案，解决了有源电子式互感器的供电问题。
分析了电子式互感器的数字饱和对继电保护的影响，提出了相应对策。
关键词电子式互感器合并单元数字饱和保护算法中图分类号：TM76 文献标识码：A0引言智能变电站特征之一是采样数字化，因此电子式互感器是智能变电站的理想选择。
电子式互感器由于自身的特点，在智能变电站应用时需注意原理选择、设备布置、对继电保护的影响等问题，本文将对上述问题进行分析并提出对策，提高智能变电站应用电子式互感器的整体可靠性。
1 电子式互感器原理选择1.1 电子式互感器分类及特点分析电子互感器从原理上分为有源式（电学原理）和无源式（光学原理）两大系列。
1.1.1 电流互感器（1）有源电子式电流互感器在AIS变电站应用时，要解决处于高电位电子设备的供电问题，一般采用大功率激光供能解决，但激光器件长期运行存在老化问题，给设备的稳定运行带来不利影响；在GIS/HGIS变电站应用时，电子设备可安装在地电位侧，能够通过站用直流电源直接供电，可靠性较高。
（2）无源电子式电流互感器无源电子式互感器电子器件均布置在地电位侧，供电可靠性高，且传感器体积小、易与其他一次设备集成安装并减少占地面积，是AIS变电站的理想选择。
1.1.2 电压互感器（1）有源电子式电压互感器分压原理的电子式电压互感器在数字化变电站中得到了较多应用，由于电子器件无需安装在高电位侧，可直接采用站用直流系统供电，可靠性较高。
（2）无源电子式电压互感器光学原理电压互感器目前尚处于挂网运行阶段，与分压原理互感器相比，价格高且技术优势不明显。
电子式互感器及其在智能变电站中的应用
电子式互感器及其在智能变电站中的应用摘要:详细介绍了关于电子式互感器的定义、分类及原理,分析了有源式和无源式电子式互感器的类型、原理及其存在的主要问题,并就其技术特征进行对比,讨论了电子式互感器是如何在智能变电站中起到关键的作用以及未来电子式互感器的发展趋势。
关键词:智能电网智能变电站电子式互感器有源式无源式发展趋势Application of Electronic Transformer in Smart SubstationAbstract:Introduction is made to the concepts,classifications of electronic transformer,while analyse is made to the comparison between active type and passive type due to the classifications,axioms and the main problems.The development trend of electronic transformers in the future will play a vital part in the construction of smart substation,even in the Smart Grid.Key words:Smart Grid;Smart Substation;Electronic Transformer;Development Trend为保证电力系统的安全、经济运行,需要对电力系统及其电力设备的相关系数进行测量,以便对其进行必要的计量、监控和保护。
互感器的作用便是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或标准小电流,供给测量仪器、仪表和继电保护控制装置。
传统的互感器多为电磁式互感器,其由于自身存在绝缘性能差,动态范围小,易发生磁饱和等缺陷,而电子式互感器已然成为解决这些问题的“钥匙”。
浅议电子式互感器在智能化变电站中的应用
浅议电子式互感器在智能化变电站中的应用现阶段变电站智能化水平不断提高，并且在电网建设的过程中智能化也已经成为了重要的建设方向。
在智能化变电站中应用电子式互感器，对于提高变电站变电运行的稳定性与可靠性有着重要的意义，并且大幅度提高了电力生产的质量。
本文对于电子式互感器在智能化变电站中应用的相关问题进行了分析与探讨。
标签：电子式互感器智能化变电站应用1 概述现阶段变电站建设的过程中，自动化已经逐渐成为了主要的建设趋势，并且自动化系统不断得到扩展，传统的仪器设备已经逐渐过渡为智能化的先进设备。
常规的电磁互感设备已经成为了变电站智能化建设的瓶颈，难以保证变电站自身智能化技术的发展与应用。
电子式互感器作为新时期电力技术发展的产物，其具有良好的稳定性，并且在现代智能化变电站的建设中，可以发挥有效的作用，已经逐渐的被广大变电站建设人员所重视和采用。
2 智能变电站对电子式互感器的要求在进行电子互感器的选择时，要与实际电压等级相符合，并且保证电子互感器与变电站的具体情况相一致。
在对于220KV的变电站设备选择上，要主要以双路信号输出为主，并且采用相同等级的电流互感器，再通过光纤进行接入。
在电子式互感器的选择上，要保证电子式互感器可以准确的对于高频分量与非周期分量进行测量，并且保证互感器可以满足保护、测量、计量、动态观测等不同方面的需求。
电子式互感器需要实现双重化独立配置，将保护与测控装置进行独立的配置，保证两个功能模块不存在相互干扰，并且提前考虑光纤与传感器的冗余。
电子式互感器需要保证自身具有足够的准确度，并且符合国家的相关测量规定与标准。
在变电站运行的过程中，电子式互感器需要对于温度、运行状况、异常等进行有效的检测，保证动态监控的顺利实现。
在进行安装的过程中，电子式互感器要具有灵活的安装方式，并且适应多种安装环境。
在变电站的主变中性点，可以设计电子式互感器，并且对于其他电流感应位置的安装可以根据实际情况进行选择。
电子式互感器在数字化变电站中的应用
电子式互感器在数字化变电站中的应用摘要：基于目前全球提倡低碳经济和合理开发及应用可再生能源，对于电力系统的配置要求也越来越高，不断优化配置是首要问题，由此智能电网的建设应遇而生。
伴随当今科学技术发展迅猛，智能电网将作为电网发展的首要前景。
在智能变电站中，数字化变电站作为其最主要的组成部分，对智能变电站的发展起着很重要的作用。
电子式互感器作为数字化变电站的关键配置装置，其具有重量轻便、线性度佳、与数字化测量便捷且能保护设备各个端口等良好特性，相对于传统互感器，其特性较优越。
为了保障数字化变电站的正常运转，必须合理且科学地选择电子式互感器的类型。
关键词：电子式互感器；数字化变电站；应用一、电子式互感器的基本原理1.1电子式电流互感器原理当前，中压领域（40.5kV及以下）的电子式电流互感器原理主要有两种：罗氏线圈互感器和低功率线圈互感器。
由低功率线圈组成的电子式电流互感器原理详见图2。
图中，Ra表示分流电阻，I1表示一次电流，I2表示二次电流，U2表示二次电流I2在分流电阻Ra两端的电压降。
从该装置的构造和应用特点可预见经典感应电流互感器的未来发展趋势。
它的主体构造包括一次绕组、小铁芯、损耗最小化的二次绕。
二次绕组与Ra相连。
在电流互感器主体构造中，Ra采用一体化设计，能使互感器的功率效率近似零值。
U2与I1成比例，按照运行要求，U2的取值范围要求在0~5V之间。
与以往所用的互感器装置相比，新型互感器的电流测量范围更大，并且具有测量功能和保护功能，功能较以往而言有所改进。
1.2电子式电压互感器原理目前中压领域（40.5kV及以下）的电子式电压互感器主要采用了电阻分压原理的电压互感器，如图3所示。
新型电子互感器的高、低压电阻均经过优化设计，并且应用了高性能分压器，兼具测量与保护功能，测量精度0.2级，保护级3P级。
电子式电压互感器的二次电压与一次电压成正比关系，二次电压取值范围为0-5V，基于与二次智能化设备接口，实现数字化、智能化的测量保护功能。
电子互感器在数字化变电站的应用问题分析
电子互感器在数字化变电站的应用问题分析摘要：在科学技术水平不断发展的今天，智能电网的构建已经成为了电力系统的首要发展方向。
在智能电网的构建当中，数字化变电站的建设是极为重要的。
这是因为数字化变电站是智能电网中不可分割的一部分。
而要建立数字化变电站，那么就不得不提电子互感器的应用。
电子互感器相较于传统互感器在变电站的应用中都有着极大的优势，当然在实际的应用中也有着自身的缺点。
本文笔者就将对电子互感器在数字化变电站中的优势与实际应用进行分析。
关键字：电子互感器；数字化变电站；应用分析随着社会经济建设的飞速发展，人们对于电力系统的要求也越来越高。
而科学技术的发展也让智能电网的构象逐步成为现实。
当然，需要知道的是，要想实现智能电网系统的建设，那么就必须要重视数字化变电站的建设。
这是因为，在智能电网系统中，数字化变电站是其最为重要的部分之一。
而在数字化变电站的建设当中，电子互感器的应用直接关系到数字化变电站日常工作是否能够正常的运行。
因此，在本文中，笔者也将对电子互感器在数字化变电站的应用进行讨论。
一、电子互感器（一）什么是电子互感器要了解什么是电子互感器，那么首先要知道的就是什么是互感器。
一般来说，互感器其实就是变压器的一种，通过互感器能够将高电压和高电流转换为电力系统适配的电压和电流。
而电子互感器就是一种具有模拟量电压输出或者是数字量输出功能的装置，通常来说是供给频率在15~100Hz之间的继电保护装置和电气测量仪器来进行使用。
而电子互感器的设计和生产标准必须是按照国际电工委员所制定的标准来进行。
当然，电子互感器的特点也十分的明显，在高精度信号的输出以及传感上都具有很大的优势。
与此同时，其传输的速度也要快上很多，这是因为其使用的传输介质是光纤，这相较于其他的传输介质来说，速度更快质量也更高。
（二）电子互感器在数字化变电站的作用什么是数字化变电站，数字化变电站就是由智能化的一次设备，此设备包括电子互感器和智能化开关等，再加上网络化二次设备来进行分层构建。
电子式互感器及其在数字化变电站中的应用 凡远柱
电子式互感器及其在数字化变电站中的应用凡远柱摘要：本文对电子式互感器在数字化变电站中的应用进行了探讨，希望能够给同行业工作人员以一定借鉴。
关键词：电子书互感器；数字化变电站；应用分析依据《IEC60044-8 电子式电流互感器》的标准对电子互感器的定义为：其是一种连接到传输系统与二次转换器由一个或多个电压、电流传感器组成的装置，同时也作为供给测量仪器、仪表以及继电保护、控制的主要装置。
在与数字变电站接口情况下，一组电子式互感器可共用一台合并单元来有效完成此功能。
因此在电子式互感器应用于数字化变电站的过程中，要对其性能进一步优化，才能充分发挥电子式互感器为数字化变电站智能运转所带来的优势。
1 电子式互感器对变电站系统的影响1.1 实现一、二次系统的有效电气隔离电子式互感器能克服传统电磁式互感器的应用缺陷，近些年来才被广泛应用在数字化变电站中。
因电子式互感器的有效应用，一次系统的电流、电压、频率以及功率等有关电器信号，能通过合并单元转化成为标准化的数字报文，结合光纤直接将带有数字接口传递给二次设备。
与传统意义上互感器将二次模拟量完全不同，需要经过电缆来提供给二次系统，对二次系统产生多个方面的影响。
变电站二次系统是不需要引人交流的二次电缆，一次系统与二次系统都能实现有效电气隔离。
常规的变电站在二次电缆引起的传导性电磁干扰现象已经不存在，一次系统的故障出现会影响到二次系统，使得二次系统能具备更高的安全性。
1.2对继电保护的影响电流差动保护有着较好的选择性，也有着灵敏与快速的特点，是主保护被广泛应用在高压线路、母线、电气主设备的实际保护工作中。
差动保护是采用了被保护设备的各端电流差来来对故障点与故障类型进行判断的，一旦设备在区外出现严重的故障，电磁式电流互感器都能可能会出现暂态饱和的情况，导致二次电流出现畸变，差动保护也出现了误动。
另外，因电子式互感器不会出现饱和，在无励磁电流导致不平衡的情况下，不需要使用具备带制动特性的动作曲线，由此简化差动保护的实现原理，能提升差动保护动作的灵敏程度。
电子式互感器原理及其在数字化变电站的应用
电子式互感器原理及其在数字化变电站的应用高鹏，李方临，王洋，王国江（西安供电局，西安，710032）摘要：阐述了电子式互感器的概念、原理、结构以及和常规互感器相比的特点。
介绍了电子式互感器标准的发展，对电子式互感器在数字化变电站的应用实例进行了分析。
指出电子式互感器的应用将成为未来互感器技术发展的必然趋势。
关键词:电子式互感器；数字化变电站；原理；应用中图分类号: TM45 文献标识码: APrinciple and Application of Electronic T ransducer in Digital SubstationGAO Peng, Li Fanglin, Wang Y ang, Wang Guojiang( Xi’an Power Supply Bureau, Xi’an 710032, China)Abstract:The conception and composing principle and features of electronic transducer are expatiated, and the technology advantage compare with traditional electromagnet instrument transformer is explained also. The current standard of electronic transducer and its application in digital substation are introduced. The paper points out that electronic transducer will be inevitable trend in the electrical signal measure and transducer technology fields of power system in the future.Key words: electronic transducer; digital substation; principle; application0 引言随着变电站自动化和网络通信技术的飞速发展,电子式互感器、智能化开关等设备的技术日趋成熟和IEC61850标准体系的颁布和推行，数字化变电站技术已逐渐取代传统的变电站自动化技术。
电子式互感器及其在数字化电站的应用
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
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）
传感头部件 （OEH）
出线 进线
屏蔽环 采集器单元 (OESC) 光缆 大裙 小裙
信
号
(OES)
柱
合并器单元 (OEMU) 光 缆
电子式互感器
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
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，在电源切换点上电流应进行多次上升 与下降（应降到0），检测合并单元是否异常。 测试过程中对MU进行监视，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。
电子式互感器在智能变电站中的应用
电子式互感器在智能变电站中的应用发布时间：2023-04-03T02:59:58.072Z 来源：《科技潮》2023年2期作者：陈思羽1 孙航1 刘君2 姚磊1 欧新1[导读] 电子式互感器（Electronictransformer）是一种配电装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。
1.贵州电网有限责任公司贵阳供电局贵州贵阳 5500012.贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳 550001摘要：为了提高智能变电站运行可靠性与安全性，实现互动化、自动化、信息化发展目标，在设计与建设智能变电站时，应结合应用电子式互感器。
电子式互感器是实现电力系统保护功能、测控功能的重要设备，是智能变电站信息化与数字化的关键元件。
因此，本文将重点就电子式互感器在智能变电站中的应用展开探讨。
关键词：电子式互感器；智能变电站；应用1电子式互感器电子式互感器（Electronictransformer）是一种配电装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。
在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。
随着光纤传感技术、光纤通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛。
电子式互感器就是其中之一。
电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点，将在数字化变电站中广泛应用。
2电子式互感器配置原则电子式电压互感器在智能变电站的配置原则通常为：母线配置的三相电子式电压互感器出线需要根据检同期要求来配置，间隔的电压都取自母线上的互感器。
由于智能变电站与常规的变电站的基本模式区别不大，各间隔的合并单元与高压侧通过光纤连接来获取电压。
不过这种配置方式也存在一定的缺点，母线的可靠性直接影响着各间隔，当有故障出现时，不能维持电网的稳定运行。
电子式电压互感器在智能变电站中的应用
电子式电压互感器在智能变电站中的应用摘要：随着国家经济和社会对电力供给的要求越来越高，传统的电流互感器的制动保护功能已不能满足国家电网的快速扩张，变电站正朝着数字化、信息化、集约化的方向发展，而基于罗氏线圈、传感光纤、小功率线圈、同轴电容等新型传变学原理的电子互感器，将担负起数字化变电站及智能电网可靠、安全、稳定运行的责任，逐步成为国家快速高效建设智能电网的技术保障。
关键词：电子式电压互感器；智能变电站中、前言：电子式电流互感器与现代传感技术与电子技术相结合，它对传统电磁式电流互感器的绝缘要求高、尺寸大、重量重、价格高、动态范围小、铁芯饱和非线性、易产生铁磁谐振以及设备安装及检修不便等诸多缺点进行了巨大的改变。
随着我国数字化变电站以及智能电网的不断推进，电子式电流互感器的应用也就变得越来越广泛。
1.电子式互感器的工作原理在电流互感器的测量绕组中，其主要感应头均为罗氏绕组，这对提升电流互感器的光电流特性起到了很大的辅助保护作用。
罗氏线圈变压器通常应该具备如下特性：测量时的波形线性良好，无电流饱和，响应变化的速度快，被测电流的位置和分布状态，变压器自身的各种特性值变化很小，基本上没有线圈电流饱和等不正常的现象。
罗氏线圈的设计，保证了高频变化的信号的传输速率，以及在快速衰减之后，对高电压和大电流的特征进行更精确的分析和测量，也正是由于其本身的技术架构，所以才能被广泛的应用于整个电子装置的电流检测和监测分析技术。
有关的实验和研究的很多结论也都证明了，电子设备本身对各种外部的温度环境变化非常敏感，不管是在较长时间的高温状态还是长期的持续低温状态下，都会给这些设备和它们的基本电气性能带来很大的影响，如果长时间的、持续的、长时间的高温状态下，都会对这些设备和它们的基本电气性能产生一定的损害。
2.电子式互感器的保护作用2.1简化保护的硬件配置传统互感器所输出的是模拟量信号，当这种模拟量传输到数字式保护设备时，保护设备内部的测量系统通常包括采样保持、多路转换开关与模拟量/数字量转换等各种特定的相关组件。
电子式互感器在智能变电站中的应用探讨
电子式互感器在智能变电站中的应用探讨摘要：近些年以来，智能变电站的建设规模正在迅速扩大。
受到信息化的影响，现阶段的智能变电站更多运用了电子式的互感器。
相比于传统互感器，新型互感器具有更显著的实效性，同时也方便了实时性的信息传输。
然而与此同时，电子式互感器也暴露了较多的弊病，例如相对较高的价格等。
为此针对智能变电站而言，技术人员有必要明确电子式互感器的基本特征及其内部结构，因地制宜选择适合运用于智能变电站的新型互感器。
关键词：电子式互感器；智能变电站；具体应用从基本类型来看，电子式的互感器应当包含无源式以及有源式的两种类型，依照电学或者光学的基本原理来实现运行。
受到自身特征的影响，电子式互感器涉及到的继电保护方式、设备布置以及其他要素都体现为较强的特殊性。
此外，针对不同类型的互感器也要运用多样化的方式加以保护[1]。
因此可见，智能变电站不能缺少电子式互感器作为支持，对此应当予以优化选择，适当配置其中的各类关键性元件。
一、电子式互感器的基本运行原理从目前的现状来看，电子式的新型互感器具体包含光学原理以及电学原理的两种类型，也就是无源式与有源式的电子互感器。
在地电位侧的特定位置上可以布置电子互感器，具体来讲涉及到中性点设备、罐式的断路器以及其他设备类型。
因此可见，上述类型的互感器不必进行停电更换或者借助电子设备来提供所需的电能。
目前在市场上，有源式的互感器整体上表现为相对优良的性价比，其中典型为低功率线圈与罗氏线圈[2]。
例如针对AIS的新型互感器设备，对此应当布置于一次设备的高电位侧，最好选择全光纤型的新式互感设备。
与之相比，电压互感器运用分压原理来实现自身的运行，因此也可以称之为有源式的装置。
针对此种类型的互感器而言，不必在高电位侧的某个位置上安装互感器，而是将其设计成直流供电的简单方式。
这是由于，建立于直流供电前提下的电压互感器本身具备更高层次的可靠性，同时也体现了更显著的价格优势。
通过运用电压互感器的方式，对于各种类型的电子设备进行了全面的节约，因此尤其适合运用于各种各样的一次设备中。
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研 究与探 讨 电子式互感器在数字化变电站中的应用限制Applica tion Limitatio n of Electro nic M utual Inductor in Digital Substatio n曹凤田1,王乐仁2,王珏昕3,石宝山1(1.吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春 130021;2.国网电力科学研究院,武汉 430074;3.吉林省电力有限公司,长春 130021)摘 要:电子式互感器是智能电网的重要设备,为了满足电网的供电可靠性,电子式互感器正常运行时的年失效率必须控制在0.2%以下。
电力互感器的年失效率一般只有0.01%,二次继电保护装置可以通过冗余设计把综合可靠性提高到99.8%以上。
电子式互感器由于一次设备失效相关性的限制,其可靠性难以达到99.8%水平,限制了其在数字化变电站的使用。
非传统互感器是一种经济合理的设计,由非传统互感器输出模拟小信号馈送到继电保护单元,其可靠性满足99.8%的要求,模拟输出送到互感器合并单元转换为数字信号进入数据总线,供变电站的监控系统使用,可靠性只需99%。
从而使得非传统互感器的模拟输出和合并单元的输出能分别满足数字化变电站继电保护可靠性与监控系统信息化的要求。
关键词:电子式互感器;电力互感器;数字化变电站;失效率;可靠性Abstract :Electr onic mutua l inducto r is an impor tant facility in smar t g rid.The annual failure ra te must becontr olled below 0.2%to meet the pow er supply r elia ually the a nnual failure ra te of elect ronic mutua l inducto r is o nly 0.01%.The co mprehensiv e reliability co uld be improv ed to ov e r 99.8%by seco nd rela y pro tec tion dev ices thr ough r edunda nt desig n .Restric ted by the primar y failure ,th e r eliability o f electr onic mutua l inducto r is difficult to reach 99.8%and abov e,which r estricts its application in digita l substation.N o n-traditio nal mutua l inducto r is a reaso na ble and eco no mical desig n.Small simula ted sig nal o utput fro m the non-t raditio nal mutua l inducto r is fed to rela y pro tec tio n unit ,in which the reliability co uld meet the requirement of 99.8%.The simula ted sig nals a re outputed to mutual inducto r mer ging unit ,a nd enter into data bus fo r substatio n monito ring system af ter transfor med into into digital sig na ls,in which the reliability o nly requir es 99%.The no n-tr aditio na l simula tio n output and mer ging unit o utput co uld co rr espo nding ly meet the requirements o f the digital substa tion r elay pro tec tio n r elia bility a nd mo nitoring sy stem .Key words :elect ro nic mutual inducto r;dig ital substa tio n;failure rate;reliability中图分类号:T M 933.4 文献标志码:A 文章编号:1009-5306(2010)04-0001-04收稿日期:2010-05-25作者简介:曹凤田(1953-),男,高级工程师,从事电力计量检测管理工作。
随着新型传感器、网络通信、智能化设备和控制技术的发展,我国已经全面进行数字化变电站试点建设,已经有十多个省市的110kV 及以上电压等级的示范性数字化变电站已经建成或在建中。
数字化变电站基本实现了保护和控制的智能化,可以满足电网高效和兼容性的要求,为今后智能电网的建设提供了基础。
与之相关的IEC 61850系列标准、与IEC 61850等同的DL /T 860《变电站通信网络和系统协议》、与IEC 60044等同的GB /T 20840.7—2007《电子式电压互感器》和GB /T 20840.8—2007《电子式电流互感器》先后发布。
电子式互感器是数字化变电站中信息传输量最大的设备,因此研究满足数字化变电站使用要求的电子式互感器对于数字化变电站的建设及稳定运行具有重要意义。
1 变电站中的电力互感器和电子式互感器目前,国内变电站综合自动化系统包括了继电保护及安全自动装置,具有主变压器保护、馈线保护及监控与管理功能。
电能信息采集系统则是近十年·1·2010年08月第38卷 第4期(总第209期) 吉 林 电 力J ilin Electric Pow er Aug.2010Vol.38 No.4(Ser.No.209)DOI:10.16109/ k i .jldl .2010.04.017发展起来的智能系统,独立于继电保护之外,是电力调度和电量结算的重要装备。
典型的主变压器保护包括差动、复合电流起动过流、过负荷、零序过电流和零序过电压保护等功能;典型的馈线保护有速断及过流、重合闸、功率方向、低频减负荷、过电压、欠电压、零序电压保护等功能;监控系统有数据采集与记录、运行监视与报警等功能。
典型的电能信息采集系统有电能计量与记录、电能信息发送、负荷控制等功能。
实现以上这些功能都需要从电力互感器二次侧取得电流、电压信号。
因此电力互感器的可靠性直接影响变电站乃至电力系统的安全与经济运行。
安装在变电站的电力互感器,包括电磁式电压、电流互感器和电容式电压互感器,二次额定电压输出为100V和100V/3(中性点非有效接地系统),或者100V/3和100V(中性点有效接地系统);二次额定电流输出为5A(110kV及以下电网)和1A(220kV及以上电网)。
通常每个电压绕组输出功率达到15～150V A,每个电流绕组输出功率达到15～60V A。
如果需要驱动更多电磁式设备,还要适当增加互感器的输出容量。
上世纪九十年代开始,电子化与数字化的变电站自动化系统开始应用,电子电路、数字电路的信号电压典型值只有5V,对信号功率的大小几乎没有要求。
在二次设备更新换代以后,电力互感器仍按原来的标准生产,这就需要有一个转换接口。
目前使用的转换接口是低功率互感器(LPT)或微型互感器,其额定一次电压电流与传统电力互感器的额定二次电压电流一致,额定二次电压电流又与电子电路和数字电路的输入范围一致,从而解决了二次设备升级造成的与一次设备不匹配问题。
变电站使用的互感器除了通过接口与换代后的二次设备匹配外,也可以按二次设备的输出要求进行更新换代。
按照IEC60044-7和IEC60044-8,电子式电流互感器若输出模拟电压量,则标准值为22.5m V、40mV、100mV、150mV、225mV、1V、(4V);电子式电压互感器若输出电压量,中性点非有效接地系统标准值为1.625V、2V、3.25V、4V、6.5V;中性点有效接地系统标准值为1.625V/3、2V/3、3.25V/3、4V/3、6.5V/3。
电子式互感器若输出数字量,则通过合并单元按采样间隔时间向网络发送采样数据帧,标准规定的采样率为每周期80、48、20个点,取样值额定输出为测量通道2D41H(等于十进制数11585),保护通道01C FH(等于十进制数463)。
数据帧格式使用IEC60044-8规约。
2 变电站的可靠性设计目前,特殊区域的供电可靠性已达到99.99%,大城市的供电可靠性也要求达到99.5%以上。
变电站的可靠性一方面与电力设备可靠性有关,另一方面也与变电站的运行控制及继电保护系统有关。
我国实行状态检修与预防性试验制度,一次电力设备的可靠性寿命在变电站的事故中一般不会起到关键作用,因为不间断的检测维修不但可以排除设备的缺陷,还可以发现设备的老化状态并予以更换,这与国外的可靠性寿命管理有所区别。
因此变电站的设备事故属于偶然性事故,事故的发生概率服从泊松分布,即失效率是一个常数,与运行的时间段无关。
变电站设备失效率目前还不能通过已知的数学模型计算,需要通过变电站实际发生的设备事故统计才能获得。
变电站的一次设备包括主变压器、隔离开关、负荷开关、接地开关、断路器、避雷器、互感器、耦合电容器、高压电抗器与阻波器、变电站母线、支柱绝缘子等。
由110kV及以上变电站一次设备年事故率统计数据(见表1)可见,目前使用的一次电力设备的可靠性可以满足99.5%供电可靠性要求。
表1 110kV及以上变电站一次设备年事故率统计数据%设备名称主变压器开关及断路器避雷器互感器年事故率0.10.20.30.01设备名称耦合电容器高压电抗器与阻波器母线、支柱绝缘子年事故率0.0050.20.05二次设备的可靠性中最重要的是继电保护系统可靠性,很多设计都采用了冗余方案,即采用2路独立的信号系统和处理系统互为热备用。
按照可靠性理论,如果单台保护装置的年事故率为0.5%,采用了冗余设计理论上年事故率可以降低到0.0025%。
就冗余保护系统而言,还需要增加电流互感器及其二次电缆的事故率。
3 电力互感器的可靠性电力互感器由铁磁材料、绝缘材料和金属材料·2·组成,按照可靠性理论,其失效特征即失效率随时间变化的曲线与通常的电气设备相似。
第一阶段为早期失效阶段,发生故障的主要原因为设计失误、制造缺陷、运输存储不当、安装调试出错等,特点是失效率高,失效曲线随着运行时间的增加逐渐下降。