数字化变电站的建设
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
– 传感头部分具有需用电源的电子电路 – 利用光纤传输数字信号
e(t)ddt0n
sd d
i t
电子式电流互感器原理
• 电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流。低功 率线圈（LPCT）的工作原理与常规CT的原理相同，只是LPCT的 输出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小。空芯线圈是一种密 绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。空芯线圈不含铁芯，具 有很好的线性度。
AIS数字化变电站结构图
数字化变电站
• 电子式互感器的实现 • 智能化开关的实现 • 网络化二次设备及IEC61850的应
用 • 数字化变电站建设中需要考虑问题
电子式互感器的定义
• IEC60044-7/8 • 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
或电压传感器组成，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。 • 电子式电流互感器（ECT） • 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次转换器的输出 实质上正比于一次电流，且相位偏差在联结方向正确时为已知 相位角 • 电子式电压互感器(EVT) • 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次电压实质上正 比于一次电压，且相位差在联结方向正确时接近于零。
电子式互感器的主要优势
(1)高低压完全隔离，绝缘简单，安全性高；没有因漏油而潜在的易燃、 易爆等危险。 (2)不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。 (3)频率响应宽，动态范围大，精度高，可同时满足测量和继电保护的需 要。 (4)体积小，重量轻，节约占地面积；无污染，无噪声，具有优越的环保 性能。 (5)CT二次输出可以开路。PT二次输出可以短路。 (6)数字信号分享更为容易，带负载能力强。 (7)成本与电压等级的关系不大。因此电压等级越高，经济性越明显。 (8)方便地实现电压电流组合式。 (9)适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要。
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-独立式电子互感器
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-低压用电子式互感器(Sensor)
电子式互感器应用情况
合并单元 线路保护
电子式互感器的原理
• 有源电子式互感器
– 利用电磁感应等原理感应被测信号
• CT：空心线圈(RC)；低功率线圈(LPCT) • PT：分压原理 电容、电感、电阻
工作站1 工作站2 远动站 GPS
工作站1 工作站2 远动站 GPS
站控层
IEC60870 -5-103
IEC61850
MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统互感器
传统变电站结构图
电缆 光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
智能单元
电子式互感器
– 利用光纤传输传感信号 – 传感头部分不需电子电路及其电源 – 独立安装的互感器的理想解决方案 – Faraday磁光效应（电流互感器） – Pockels电光效应（电压互感器）
无源电子式互感器的分类
• 磁光玻璃式 优点：技术难度较小，原理简单 缺点：1、系统由分立元件组成，结构复杂，抗振动能力差 2、光学元件间用光学胶粘接，长期运行稳定性差 3、采用的分立光学元件加工困难，一致性难以保证
数字化变电站的建设 谢国喜
数字化变电站概念
• 数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次 设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上， 能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互 操作的现代化变电站。
• 智能化一次设备:电子式互感器、智能化开关等 • 过程层、间隔层、站控层
与传统变电站的比较
A相
合
保护
并 单
测控
元
计量
主控室或保护小室
无源电子式互感器
无源电子式互感器的应用
电子式互感器远端模块的配置
A/D CPU
A/D
PWR
Βιβλιοθήκη Baidu
远远远远1
远远远 远远远远
A/D
电子式互感器的构成
电子式互感器通常由传感模块和合并单元 两部分构成，传感模块又称远端模块,安装在 高压一次侧，负责采集、调理一次侧电压电流 并转换成数字信号。
合并单元安装在二次侧，负责对各相远端 模块传来的信号做同步合并处理。
合并单元的基本结构
ECTa（测量）的SC ECTb（测量）的SC ECTc（测量）的SC ECTa（保护）的SC ECTb（保护）的SC ECTc（保护）的SC
中性点ECT的SC
EVTa的SC EVTb的SC EVTc的SC 中性点EVT的SC 母线 EVT的SC
合并单元
数字量输出
的需 入时 要钟 时输
源电
合并单元
电源
电子式互感器的分类
• 按一次传感部分是否需要供电划分
– 有源式电子互感器 – 无源式电子互感器(纯光学互感器)
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-GIS电子互感器
有别于常规互感器的主要参数
有源电子式互感器的关键技术
1、远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室 外时温度、电磁干扰等）
2、绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性 对测量精度的影响。
3、对独立结构的有源式电子互感器的远端模块 取电技术。
4、与保护的通讯配合
无源电子式互感器
• 与有源式电子互感器相比，无源式电子互感 器的传感模块利用光学原理，由纯光学器件 构成，不含有电子电路，其有着有源式无法 比拟的电磁兼容性能
• 空芯线圈的输出信号e与被测电流i有如下关系：
e(t)ddt0n
sd d
i t
电子式电压互感器原理
• 电压互感器利用电容分压器测量电压。为提高电压测量的精度，改善电 压测量的暂态特性，在电容分压器的输出端并一精密小电阻。电容分压 器的输出信号U0 与被测电压Ui有如下关系：
• 式中C1为高压电容，C2为低压电容。利用电子电路对电压传感器的输出 信号进行积分变换便可求得被测电压。
• FOCT 优点：1、无分立元件，全光纤结构简单，抗振动能力强 2、光纤熔接后连接可靠，长期稳定性好 3、所有光学器件基于光纤制作，工艺成熟，一致性好 缺点：技术难度大，原理复杂，
无源电子式互感器结构
光纤电流传感器 一次导线 绝缘子 光纤
光缆
一次场
C相
B相
光纤耦合器 光纤偏振器 光纤调制器
光源驱动 信号解调
e(t)ddt0n
sd d
i t
电子式电流互感器原理
• 电流互感器利用空芯线圈及低功率线圈传感被测一次电流。低功 率线圈（LPCT）的工作原理与常规CT的原理相同，只是LPCT的 输出功率要求很小，因此其铁芯截面就较小。空芯线圈是一种密 绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。空芯线圈不含铁芯，具 有很好的线性度。
AIS数字化变电站结构图
数字化变电站
• 电子式互感器的实现 • 智能化开关的实现 • 网络化二次设备及IEC61850的应
用 • 数字化变电站建设中需要考虑问题
电子式互感器的定义
• IEC60044-7/8 • 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
或电压传感器组成，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。 • 电子式电流互感器（ECT） • 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次转换器的输出 实质上正比于一次电流，且相位偏差在联结方向正确时为已知 相位角 • 电子式电压互感器(EVT) • 一种电子式互感器，在正常使用条件下，其二次电压实质上正 比于一次电压，且相位差在联结方向正确时接近于零。
电子式互感器的主要优势
(1)高低压完全隔离，绝缘简单，安全性高；没有因漏油而潜在的易燃、 易爆等危险。 (2)不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。 (3)频率响应宽，动态范围大，精度高，可同时满足测量和继电保护的需 要。 (4)体积小，重量轻，节约占地面积；无污染，无噪声，具有优越的环保 性能。 (5)CT二次输出可以开路。PT二次输出可以短路。 (6)数字信号分享更为容易，带负载能力强。 (7)成本与电压等级的关系不大。因此电压等级越高，经济性越明显。 (8)方便地实现电压电流组合式。 (9)适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要。
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-独立式电子互感器
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-低压用电子式互感器(Sensor)
电子式互感器应用情况
合并单元 线路保护
电子式互感器的原理
• 有源电子式互感器
– 利用电磁感应等原理感应被测信号
• CT：空心线圈(RC)；低功率线圈(LPCT) • PT：分压原理 电容、电感、电阻
工作站1 工作站2 远动站 GPS
工作站1 工作站2 远动站 GPS
站控层
IEC60870 -5-103
IEC61850
MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统互感器
传统变电站结构图
电缆 光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
智能单元
电子式互感器
– 利用光纤传输传感信号 – 传感头部分不需电子电路及其电源 – 独立安装的互感器的理想解决方案 – Faraday磁光效应（电流互感器） – Pockels电光效应（电压互感器）
无源电子式互感器的分类
• 磁光玻璃式 优点：技术难度较小，原理简单 缺点：1、系统由分立元件组成，结构复杂，抗振动能力差 2、光学元件间用光学胶粘接，长期运行稳定性差 3、采用的分立光学元件加工困难，一致性难以保证
数字化变电站的建设 谢国喜
数字化变电站概念
• 数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次 设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上， 能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互 操作的现代化变电站。
• 智能化一次设备:电子式互感器、智能化开关等 • 过程层、间隔层、站控层
与传统变电站的比较
A相
合
保护
并 单
测控
元
计量
主控室或保护小室
无源电子式互感器
无源电子式互感器的应用
电子式互感器远端模块的配置
A/D CPU
A/D
PWR
Βιβλιοθήκη Baidu
远远远远1
远远远 远远远远
A/D
电子式互感器的构成
电子式互感器通常由传感模块和合并单元 两部分构成，传感模块又称远端模块,安装在 高压一次侧，负责采集、调理一次侧电压电流 并转换成数字信号。
合并单元安装在二次侧，负责对各相远端 模块传来的信号做同步合并处理。
合并单元的基本结构
ECTa（测量）的SC ECTb（测量）的SC ECTc（测量）的SC ECTa（保护）的SC ECTb（保护）的SC ECTc（保护）的SC
中性点ECT的SC
EVTa的SC EVTb的SC EVTc的SC 中性点EVT的SC 母线 EVT的SC
合并单元
数字量输出
的需 入时 要钟 时输
源电
合并单元
电源
电子式互感器的分类
• 按一次传感部分是否需要供电划分
– 有源式电子互感器 – 无源式电子互感器(纯光学互感器)
电子式互感器的分类
• 按结构及应用场合划分-GIS电子互感器
有别于常规互感器的主要参数
有源电子式互感器的关键技术
1、远端传感模块的稳定性和可靠性（安置在室 外时温度、电磁干扰等）
2、绕制在陶瓷骨架上的空芯线圈结构的稳定性 对测量精度的影响。
3、对独立结构的有源式电子互感器的远端模块 取电技术。
4、与保护的通讯配合
无源电子式互感器
• 与有源式电子互感器相比，无源式电子互感 器的传感模块利用光学原理，由纯光学器件 构成，不含有电子电路，其有着有源式无法 比拟的电磁兼容性能
• 空芯线圈的输出信号e与被测电流i有如下关系：
e(t)ddt0n
sd d
i t
电子式电压互感器原理
• 电压互感器利用电容分压器测量电压。为提高电压测量的精度，改善电 压测量的暂态特性，在电容分压器的输出端并一精密小电阻。电容分压 器的输出信号U0 与被测电压Ui有如下关系：
• 式中C1为高压电容，C2为低压电容。利用电子电路对电压传感器的输出 信号进行积分变换便可求得被测电压。
• FOCT 优点：1、无分立元件，全光纤结构简单，抗振动能力强 2、光纤熔接后连接可靠，长期稳定性好 3、所有光学器件基于光纤制作，工艺成熟，一致性好 缺点：技术难度大，原理复杂，
无源电子式互感器结构
光纤电流传感器 一次导线 绝缘子 光纤
光缆
一次场
C相
B相
光纤耦合器 光纤偏振器 光纤调制器
光源驱动 信号解调