全光纤电子式互感器在智能变电站中的应用研究

全光纤电子式互感器在智能变电站中的
应用研究
摘要：智能变电站是现代变电站主要形式，其特征在于利用信息化、数字化等现代化技术，与传统变电站对比性能及安全性均得以强化。

本文以智能变电站电子式互感器应用为方向，进行全光纤电子式互感器应用优势与流程分析。

关键词：全光纤电子式互感器；智能变电站；应用
前言：智能变电站中电子式互感器的应用较为关键，而目前所用全光纤电子式互感器优势显著。

与其他电子式互感器对比，此种互感器的测量结果精准度较高，且动态范围宽泛，对环境内电磁干扰抵抗力较强。

因此，本文对全光纤电子式互感器的应用情况进行了阐述。

1 智能变电站特征
总结智能变电站特征包括以下几个方面。

第一，自动化特征。

目前所用智能变电站应用了自动化控制技术，促使整体自动化水平得以显著提升。

而此种自动化可进行电力系统自动与智能化管理及控制[1]。

此种运行模式的改变，有效提升相关参数监测与管理准确性。

第二，可靠性程度较高。

智能化变电站有效提升电力系统自身运行可靠性及安全性。

借助于大量电力设备与现代化技术实现逻辑控制，可在一定程度上降低故障发生时电网瘫痪风险[2]。

第三，小型化。

目前所用智能变电站体积较小，因此其应用灵活性较高，同时还可结合现场环境作出进一步优化。

第四节能性。

借助于多种现代化技术以及设施，提升电力设备控制有效性，可预防无效能的资源浪费及闲置。

2 全光纤电子式互感器于智能变电站的应用价值
2.1增加准确度动态范围
以往电子互感器中应用RogoWSKi线圈与磁光玻璃等，均属于开环控
制技术。

从控制精准性以及动态范围稳定性方面进行分析，此种技术的应用存在
一定缺陷。

因此在智能变电站，现代化方向发展中，为解决此种缺陷则需要在闭
环控制技术方面进行优化升级[3]。

例如全光纤电子互感器所应用的便是建立在全
数字闭环控制技术基础上的互感器。

此类型电子互感器可针对运行过程中所出现
的偏差自动化校正，确保整个系统处在自适应状态。

此种互感器在基础原理以及
运行模式上，均有利于保障电子互感器精准度以及适合的动态范围。

2.2强化抗干扰性能及系统稳定性
以往变电站中所应用的是磁光玻璃式电子电流互感器。

此种互感器
光信号输入端与输出端并不在同一点，其实现路径为单向路径[4]。

在此种模式下，若受到外部环境中温度变化与振动以及电磁场辐射等因素影响，则单向路径容易
出现同向误差。

同向误差的行程可导致其检测与管理精度下降，进而影响整体变
电站运行效果。

而全光纤电子式电流互感器的应用中光信号输入与输出端出在同
一点，且借助于同一个光路运行[5]。

这种运行模式对于外部干扰因素抵抗力较强，同一光路路径，在干扰源影响下，所出现的误差会实现相互抵消，进而保障互感
器应用稳定性及安全性。

3 全光纤电子式互感器在智能变电站中的应用
3.1全光纤电子式互感器原理与流程
全光纤电子式互感器的基础原理为法拉第磁光效应。

此种效应具体
为一束线偏振光通过磁场中磁光材料过程中，线偏振光偏正面可线性的依据平行
于光学方向磁场大小进行旋转。

全光纤电子式互感器的工作流程为，首先，光源
发出的光被分为两束在物理性质上存在差异的光，同时沿着光缆向上传播[6]。

其次，以上两种光通过反射镜反射与交换回到光电探测器，同时形成相互叠加效应。

另外，在通电导体中不存在电流状态下，两个光波相对传播速度不会发生变化。

最后，在开通电流后，基于通电导体周围磁场影响，两个光波传播速度发生相对
变化，也就是形成相位差。

其最终表现为探测器部位叠加的光强度发生变化，借
助于光强度大小的检测，可获取对应电流大小数据信息。

3.2全光纤电子式互感器设置
电子式互感器的布置需要遵循节约占地基础原则。

三相相合式电流电压互感器用于智能化变电站中有利于缩小纵向占地面积。

若将其与隔离开关以及断路器进行联合应用，则在智能化变电站中应用效果更为显著。

同时还需要遵循电子设备地电位安装原则。

电子设备供电稳定性以及安全性，对于电子式互感器运行状态具有直接影响。

常规情况下对电子设备安装在地电位，通用站以直流电源直接供电可确保其可靠性。

电子式互感器在型号选择与配置过程，为确保其后期应用性能则必须要重视电子设备地电位安装基础原则。

针对主要带地刀闸的中性点电流互感器，接地刀闸处在开启状态，则电流互感器运行在高电位。

因此常规应用无源电子式互感器，但在应用成本以及运行稳定性方面进行考虑，更适合选择有源电子式互感器。

3.3全光纤电子式互感器合并单元设置
智能变电站运行过程中，若其采样数字化时限是建立在常规互感器与互感器方式基础之上。

则相应的互感器与合并单元之间应用电缆进行连接，同时需要确保合并单元出在就地智能组件柜内。

若智能变电站所应用的是电子式互感器，互感器自身输出为光数字信号。

在此种状态下，合并单元可放置到室内保护柜上。

此种布置方式的改变具有提升设备自身运行安全的优势。

若变电站完全应用点对点方式进行采样，则相应的合并单元更适合放到保护柜上，其原因为可在一定程度上减少光缆应用量。

若变电站所应用的是网络采样方式，在变电站所处在的自然环境条件良好状态下，合并单元可直接就地放置。

其中合并单元放置到室内保护柜上需要注意的问题为提升保护是屏位数量。

4 全光纤电子式互感器潜在干扰及处理方法
在全光纤电子式互感器应用中，常见干扰因素为信号噪声。

此种互感器借助于光学检测手段进行信号采集，噪声相对较高。

互感器在智能变电站电磁干扰较为严重的环境中，传输电流信号除常规噪声之外，还涉及到短路电流突变信号所形成的噪声。

针对此种问题可应用小波变换算法，并在时频域中进行信号分析，从而有效鉴别信号内突变部分与噪声，进而达到精准降噪效果，还可矫正互
感器误差。

环境变化也作为全光纤电子互感器应用中常见干扰因素。

外界的应力
与温度以及振动改变均可影响到互感器光线性能，容易增加测量误差。

针对此种
情况，需要针对互感器光源应用有效温控措施。

例如借助于低双折射光纤构成光
纤环路，同时应用互易光路设计，减小外部自然环境变化对互感器的干扰作用。

另外，需要重视长时间运行状态下互感器自身稳定性问题。

结论：智能化变电站运行中，全光纤电子式互感器的应用发挥着重要作用，
尤其对于信号采集与自动化管理等影响较大。

而对于此种互感器的应用，需要建
立在节约占地、电子设备地电位安装等基础原则，以确保其配置合理性。

在应用
过程还需要借助于有效手段进行降噪与噪声鉴别处理，避免影响到互感器误差。

自运行防护中，减小外部温度与振动干扰也是保障稳定性及安全性的重要措施。

参考文献：
[1]张文谱.全光纤电子式互感器在智能变电站中的应用研究[J].自动化应用，2021，01（05）：106-108.
[2]崔宇杭.智能变电站电子式互感器采样单元与合并单元的研究[J].电工技术，2022,01(03):60-61.
[3]江汇，黄观雄.智能变电站继电保护系统电子式电压互感器优化研究[J].
科学与信息化，2021，04（14）：97-98.
[4]傅聪，黄一钊，吕习超，等.全光纤电流互感器在特高压柔性直流输电中
的应用与维护[J].电工技术，2022，01(06):99-101.
[5]刘宇，陈明阳，蒋毛毛.基于传能光纤的激光供能电子式电流互感器光电
传输系统[J].电子设计工程，2022，01(16):30.
[6]龚科.低压互感器在具有网络协同的智能建筑配电系统中的应用分析[J].
中国设备工程，2022,01(09):54-57.
岳天松，1986年，男，河南平顶山，硕士研究生，工程师，从事互感器研发及工程设计工作。