电子式互感器在智能电网建设中的应用

电子式互感器在智能电网建设中的应用研究
李红岩 周德志
（1.辽宁新创达电力设计研究有限公司 辽宁 沈阳 110179；2.沈阳电力勘测设计院 辽宁 沈阳 110003）
摘 要： 电子式互感器相比与传统电磁式互感器在智能电网中有着诸多的优点，对电子式互感器分类、工作原理进行简单介绍，阐述电子式互感器在智能电网中的应用现状及运维中暴露的问题，并提出解决方案。

关键词： 电子式电流互感器；电子式电压互感器；智能电网；智能变电站
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120116－02
表1 电子式电压互感器技术性能比较表
1 电子式互感器的简介
电子式互感器是具有模拟量电压输入或数字量输出，共频
率为15Hz～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用。

其中
图1为数字量输出型电子式互感器的通用图框。

表2 电子式电流互感器技术性能比较表
图1 单相电子式互感器的通用图框
根据IEC和国家标准，电子式互感器可分为有源型和无源
型两种。

在图1中，若一次变换器是电子部件，需要一次电源供
电，则称此类电子式互感器为有源式电子式互感器；若一次传
感器是光学原理的，光纤传输系统可以直接将光测量信送出，
无需一次变换器，则称此类电子式互感器为无源式电子式互感
器。

其中图2为电子式互感器的分类示意图。

图2 电子式互感器的分类示意图
2 电子式互感器的技术特点及性能比较
电子式互感器与常规互感器相比，具有消除磁饱和现象、
对电力系统故障响应快、消除铁磁谐振、绝缘性能优良、能适
应电能计量与保护数字化发展、动态范围大、频率响应范围
宽、经济型好等优点。

其中不同原理的电子式互感器也具有其
自身的技术特点。

在工程应用中，不用原理的电子式互感器有其自身的优势
和弊端。

表1、表2中将对电子式电压互感器和电子式电流互感
器根据其分类进行在性能上进行比较。

3 智能变电站中电子式互感器的配置及应用现状
3.1 智能变电站中电子式互感器的配置
据国家电网基建〔2011〕58号-《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》要求，110kv 及以上电压等级可采用电子式互感器，也可采用常规互感器。

选用电子式互感器，需进行充分技术经济论证。

当智能变电站中使用电子式互感器时，通过采取电子式互感器+合并单元方式实现电压电流的就地数字化采集。

具体配置原则如下：
1）互感器二次绕组的数量和准确级应满足继电保护、自动装置、电能计量和测量仪表的要求。

2）保护用电流互感器的配置应避免出现主保护死去。

3）电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D 系统接入合并单元，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置，以满足双重化保护相互完全独立的要求。

3.2 电子式互感器在智能电网建设中的应用现状
随着电子式互感器技术的日趋成熟，电子式在不同电压等级的部分变电站中得到了应用。

在110kV 及以下变电站中，电子式互感器已在几年前投入了运行；在220kV 及以上变电站中，逐步由电子式互感器与常规互感器并列挂网运行过度至电子式互感器单独使用并投入运行。

已经投运的陕西延安750kV 智能变电站、吉林长春南500kV 智能变电站、江苏西泾220kV 智能变电站等试点工程中全面应用了各种类型电子式互感器。

现运行的电子式互感器与GIS 设备组合安装有以下几种形式：
1）将有源式电子式电流互感器安装于GIS 组合电器的SF 6气室内，有源式电子式电压互感器悬挂安装与高压电级连接。

2）将有源式电子式电流互感器与隔离开关组合安装，使4）采用罗氏线圈院里的电流互感器线圈应包括：用于保其安装在隔离开关底座上，隔离开关承受电离子互感器重量。

护和测量的罗氏线圈、用于测量/计量的低功率线圈。

这样可以压缩配电装置间隔纵向尺寸，减小变电站占地面积。

5）互感器应采取措施，以消除温度、振动、外磁场干扰3）全光纤电子式电流互感器与GIS 组合安装，其中之一将对互感器精度和稳定性的影响。

电子互感器直接套在GIS 罐体外部，不改变GIS 结构，安装简6）合并单元可以布置在户外就地智能控制柜内，也可以单；另可将电流互感器安装在GIS 高压气室外部链接处，用法与保护设备共同组屏布置在二次设备室。

兰方式密封安装。

表3、表4中为应根据国家电网公司颁布的相关设计文件要4）有源电子式电流、电压互感器安装在GIS 高压气室内求的电子式电流互感器二次绕组配置及电子式电压互感器二次部。

绕组配置。

截止至2011年5月31日为止，国家电网公司系统110（66）表3 电子式电流互感器二次绕组配置
kV 及以上电压等级在运电子式互感器共计2041台，占所有在运互感器总数的0.48%。

其中电子式电流互感器1359台，电子式电压互感器411台。

电子式互感器主要应用于110kV 系统。

电子式电流互感器以有源型为主，只有1/3为无源型，电子式电压互感器基本为有源型。

4 电子式互感器运行中遇到的问题及解决方案
4.1 电子式互感器运行情况
经国家电网公司相关单位对公司系统110（66）kV 以上电子式互感器运行情况的调研，对对各类电子式互感器运行过程中出线的问题进行了统计分析，具体情况如下：
1）电子式电流互感器。

据统计，投运以来，国家电网公司系统内电子式电流互感器共发生故障141台次，其中500kV 等级61台次（均为直流系统），220kV 电压等级11台次，110kV 电压等级67台次，66kV 电压等级2台次。

电子式电流互感器各故障类型占总数百分比分别为：采集器故障46.8%，传感器故障17.0%，光纤故障10.6%，合并单元故障6.4%，激光功能单元故障3.5%，绝缘受潮0.7%，软件问题2.1%，噪声干扰10.6%，其他2.3%。

2）电子式电压互感器。

据统计，电子式电压互感器共发生故障52台次，其中800kV 等级32台次（均为直流系统），220kV 电压等级2台次，110kV 电压等级17台次，66kV 电压等级1台次。

3）电子式电流互感器各故障类型占总数百分比分别为：表4 电子式电压互感器二次绕组配置
采集器故障26.9%，合并单元故障1.9%，电磁干扰9.7%，绝缘问题61.5%。

电子式电压、电流组合型互感器。

电子式电压、电流组合型互感器共发生故障9台次，其中220kV 等级1台次，110kV 电压等级5台次，66kV 电压等级3台次。

4.2 电子式互感器应用问题分析
由于在运电子式互感器数量有限，运行时间不长，积累的
运行经验不多，设备的稳定性和可靠性较常规的互感器存在较
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据损坏或丢失情况下，能够在短时间内，将损坏的数据恢复到完根据目标要求，统一规划核心业务系统存储数据、核心应好状态（任意时间点），最大程度避免非计划的业务中断。

用及非核心应用两个层面的容灾系统，建立一个实用、高效、4）快照技术（Snapshot ）。

主要是能够进行在线数据恢灵活的异地容灾平台系统。

此外还需设法提升核心应用服务器复，当存储设备发生文件损坏或者应用故障时可以进行及时数访问核心存储的数据读写性能。

据恢复，将数据恢复到快照产生时间点的状态。

快照的另一个EMC VPlex Metro+容灾存储+Recoverpoint/CDP 组成容灾作用是为存储用户提供了另外一个数据访问通道，当原数据进方案。

解决核心ERP 、生产服务器在CX4-480存储的数据容灾。

行在线应用处理时，用户可以访问快照数据，还可以利用快照当CX4-480故障时，ERP 、生产服务器实现业务不中断运行，具进行测试等工作。

体做法是：都在约5公里远的容灾机房在新购1台EMC VNX5500容5）VMware 服务器虚拟化技术。

利用开放式网络存储管理灾存储，容灾机房新配置2台DS300B 开8口光纤交换机，由于两软件中的LUN Mapping 映射技术，可将客户端服务器上的应用个机房距离约5公里，中心机房及容灾机房的4台光纤交换机分系统、数据镜像映射到应急恢复虚拟服务器上，通过VMware 别配置1个单模长波模块进行互连。

在中心机房及容灾机房分别vCenter Converter 工具将客户端从物理机转成虚拟机，直接配置1台EMC VPLEX Metro 存储虚拟化设备，主要分为四部分对把客户端的应用业务接管过来使用。

应用及数据进行保护：应用服务器虚拟化、数据库服务器集群、存储分布式虚拟化、存储数据保护。

4 容灾技术的应用
5 结束语
4.1 容灾技术应用拓扑架构图
实践证明，容灾技术的应用能有效提高管理能力和服务水平，并显著降低企业的总拥有成本。

容灾技术的应用是一个巨大的趋势，把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，打破了物理结构之间的壁垒。

在未来，随着电力系统信息化建设的不断深入，电力企业的IT 系统正在变得越来越大，分布越来越广，并且更加复杂，难以管理，而要求加强信息管理的业务和监管压力却在继续增大。

通过不断深入研究容灾技术的应用，结合企业实际情况，在实际的工作中不断学习不断探索才能总结出好的实践经验，最终达到最好的管理效果以及经济效益。

参考文献：
[1]井国铭，信息系统容灾中心建设策略的研究与实现[J].通信世界，2010（27）：32-33.
[2]梁海玲，构建容灾备份系统保障企业数据安全[J].企业科技与发
展：下半月，2010（8）：94-95.
4.2 容灾技术应用描述
大差距。

运行期间发现存在以下问题。

4）电子式互感器运行时间短，其长期运行的稳定性、可1）技术不够成熟。

激光供电型电子式电流互感器高压侧电靠性及寿命还需要经过足够长时间运行实践的检验；电子式互子电路较为复杂且受功能影响；磁光玻璃电流互感器存在光学感器制造、验收、检修、运行管理等规程规定缺少或尚未完传感头加工困难、测量受光功率波动的影响、小电流测量时的善，行波故障测距装置需要专门配置能提供快速采样值的采集信噪比较低、易受环境温度的影响等；全光纤电流互感器存在器和合并单元，电子式互感器用于电能计量尚未得到国家有关光纤器件的非理想偏振特性问题、Verdet 常数的补偿问题和小部门的认证。

4.3 电子式互感器应用建议及智能电网过度方案
电流测量时的信噪比较低等问题；电子式电压互感器较电流互感器的成熟度更低，电容分压型的电子式电压互感器易外界空针对电子式互感器监测、运行过程中出现的一些情况，电间杂散电容对电压分压比的影响；光学电压互感器整体方案还网公司及设备厂家需加强技术研究，提高产品可靠性的同时制需深入研究，与光学电流互感器一样易受外界环境因素影响。

定各类技术标准，规范生产运行管理来改进电子式互感器。

2）设备稳定性差。

实际运行中，电子式互感器故障率偏就现阶段而言，常规互感器具有较成熟的运行经验，配以高、易受外部干扰出现数据异常，电子式互感器处于户外环境合并单元实现就地数字化采样传输，虽然是一种过渡措施，但的高压线、隔离开关、断路器等强干扰源附近，需经受恶劣气在现阶段是一种较为可行的技术方式：一方面解决了互感器的候和不规则强电磁干扰的考验。

有源式电子式互感器在高压侧可靠性问题；另一方面随着电子式互感器的逐步推广，为应用含有电子电路且需要电源支持才能正常工作，但是由于目前的二次设备全寿命周期运行创造了条件。

电子式互感器所用电子元件的电磁兼容标准偏低，抗干扰能力参考文献：
普遍偏低。

因光学器件对温度、振动敏感导致无源电子式互感[1]国家电网公司基建部，智能变电站建设技术，北京：中国电力出器的稳定性受温度、振动的影响。

版社，2011.
3）入网管理不到位，针对电子式互感器存在试验项目和[2]Q/GDW393-2009，110（66）kV~220kV智能变电站设计规范.方法不完善，检验项目针对性不强；运维管理困难，电子式互[3]刘延冰、李红斌、余春雨、叶国雄、王晓琪，电子式互感器原理感器运行设备少，时间短，目前还没有相关规程规定指导设备技术及应用，北京：科学出版社，2009.
状态特征量获取、设备评价、维护和检修工作；运行期间故障[4]刘振亚，智能电网建设读本，北京：中国电力出版社，2009.率高，直流系统国外生产电子式互感器中，无源式电压互感器[5]刘振亚，智能电网知识问答，北京：中国电力出版社，2010.运行情况较稳定，有源式电流互感器远端模块出现故障率大，[6]吴明波、梁振飞，电子式互感器对电力系统的应用分析，2011（4）.
国内生产全光纤电路互感器敏感环易损坏。

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