电子式互感器在智能变电站中的应用

摘要：随着智能变电站的大量建设，传统的电磁式和电容式电压互感器已经不能满足智能电网的发展要求，电子式互感器必将成为未来电压互感器发展的主流。因此，电子式互感器在智能变电站中的应用将在未来智能电网建设中起到不可估量的作用。

关键词：电子式互感器；智能变电站；应用

一、电子式互感器划分

根据高压侧有无供电电源，电子互感器被分有两种，有源式互感器与无源式互感器。有源式电压互感器无需安装在高压侧，其可靠性很高，能够直接用于直流系统供电。其对比无源式光学电压互感器，无论在运行上或是价格上均具有很大优势。

二、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。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。

三、具体的技术运用

3.1配置互感器的具体方式

针对电子式的互感器来讲，如果将其设计成电流互感器，那么整体上的配置原理很类似常规的变电站，对此适合运用三相式的进出线配置方式。如果涉及保护中性点，那么也可以将其作为三相式或者单只的主变保护方式。目前的状况下，针对常规变电站有必要选择与之相适应的接线方式，尤其是涉及单断路器。通常来讲，三相互感器应当与母线结合在一起，而单相的互感器应当分配给其他类型的线路。在这其中，母线互感器可以为其提供主用电压。遇到特殊状况时，针对双母线还需要切换相互之间的电压。

因此可见，多数智能变电站都可以设计成常规式的互感器模式，在此前提下应当密切结合母线电压与光纤级，以便于获得整个系统所需的主用电压。然而实际上，上述模式对于母线电压进行了过多的依赖，以至于忽视了功率测量与其他的计量性能。同时，常规互感器也很有可能劣化保护性能，不利于保证电网本身所处的稳定状态。除此以外，如果选择了级联合并单元的方式，那么很可能造成超标或者延时的信息传输。为了改进现状，最好选择三相电压的互感器来实现全方位的系统保护。

3.3继电保护的相关措施

从基本原理来讲，电子互感器并不会涉及电磁饱和。然而在运行时，此类互感器很有可能受到位数限制。一旦涉及系统短路或者过大的短路倍数，那么数字饱和将会因此而产生，从而削减了系统内部的正弦波形。电子互感器设有16位的转换位数，在测量各个位置的电流分量时可以借助ECT的设备。遇到特殊情况时，如果选择了相对较小的一次额定电流，那么系统整体上将会表现为较大的短路电流，甚至超出了25倍左右的额定电流。

因此可以得知，互感器系统一旦出现了数字饱和，那么平顶波就会出现，电流本身也将会丧失平衡性，进而影响到了正确动作。为了消除上述的不良现象，针对额定的系统一次电流就要予以谨慎选择，尤其要关注系统内部的小电流。对于保护装置而言，也要适当进行算法优化。

四、电子式互感器的应用

电子式互感器一般是指的是由两个连接到电力传输二次系统中和电力转换器内的电流测量或输出电压传感器等组成，用以保证传输信号相比于已被实际测量出来的电压量，供给电力测量控制仪器、仪表读数和提供继电保护。

4.1无源电子式互感器。无源互感器主要根据法拉第磁光效应法进行设计和加工。它具有电压互感器与信号输出之间严格、连续的线性关系、无磁饱和、体积小、运输和安装方便、实用、易于维护等优点解决了绝缘漏电问题，由于环境温度条件影响明显等诸多问题，目前还没有得到充分推广和使用。

4.2有源电子式互感器。有源电子式互感器一般还可采用高频线性化和设计特性较好的罗果夫斯基线圈，将变电站电压输入侧的大的电流信号脉冲先通过一个高频的电磁感应线圈信号传到该变电站的二次，然后线圈对经过其变电站二次线路接入电压侧大的流电信号脉冲再进行高频连续脉冲采样进行检测，通过变电站专用的光纤接口进行输出和反馈传输给各变电站保护、测控装置仪表柜等各种大型自动化变电站中专用电子自动化监测设备。

这种有源电子式互感器既可以广泛用作在封闭型控制电器中及各种CIS型、插接式及组合式自动化电器控制系统装置，或可以分别被同时用作一个敞开式的或一个独立式的有源电子式互感器。基本参数基本技术指标参数无磁铁芯、绝缘电阻结构原理较复杂简单实用且运行可靠、体积小、质量比积小、线性度好、无磁饱和现象等现象的电子式电流差互感测试仪产品，在我国当前有许多特定工作场合使用要求条件下也就可以考虑直接使用作为替代传统的互感器的效替代品。

4.3电子式互感应用中的问题与相应措施。当电流互感器的电流在固定范围内时，能量接收线圈用于执行高压侧的转换元件。如果电流大于该范围，则高压侧的传感器元件取决于激光电源。这种类型的互感器容易断电，这通常会导致供能失败。在有源电子互感器运行期间，利用合并单元用于区分供电措施。从各种文献和实际工作经验中，我们可以知道无源纯光互感器在电子互感器方面比有源变压器有很大的优势。低压供配电网结构紧凑复杂，技术要求高，配套价格低，目前严重限制了其推广应用。

根据目前智能变电站设备研究的技术相对较稳定与高速地发展不能完美的满足市场对激光器其基本性能要求，如果激光输出的电流信号出现波形出现突变，合并单元也变得难以做到精确地控制，同时也容易使光自取能器和激光功能转换器之间无法做到自动转换正常使用。

然而，现场通过切断光电合并能单元模块之间连接和与光供能模块空间连接之间的通信传输介质光纤，使光电自动取光供能转换装置系统和光电自动光源供电能系统，都达到可长期同时，并持续地工作及运行的系统供电状态，可以更好确保了光电供能元件模块本身稳定的可靠供电系统可靠性，为互感器的长时间持续稳定提供了一个更好安全稳定的电力保障。

在分布式智能变电站系统的规划和应用中，在电子温度互感器检测系统及其Mu组合数据单元系统的综合优化方案中，电压测量必须严格，各数据单元数据系统必须合理设计、优化，根据电压表中显示的相应采集数据信号进行组合和配置对于安装有双母线、双母线单元以及带旁路母线单元等的变电站机组群而言，除了考虑设备之间对应的专用间隔的间隔MU及其合并单元进行切换操作外，还一般均建议重点考虑设置出一套较为专门间隔MU与其合并单元切换操作单元，以确保信号与该变电站电压信号之间可靠性，由经过专门技术设置后的间隔MU的信号合并到转换单元后再导向进入该控制变电站系统过程中产生故障的所有信号其他智能测控、保护、计量自动化仪表产品等产品通过或通过IED等其他的智能电子设备来实时提高相应故障信号中的输入的电压、电流信号，实现了远程同期监测和自动化操控系统等的功能。

对于电压等级为220kV及以上的变电站，Mu装置屏幕必须独立于间隔布局设置，而对于110kV，Mu装置屏幕可以相互独立设置；对于35kV和变电站系统，建议在开关柜中设置Mu合并单元，以实现电压自动化系统的综合智能功能，并便于以后的操作和维护。

参考文献：

[1]陈佳旗，贾春荣，邸志刚，刘继腾，卓越.电子式电流互感器应用现状及发展趋势[J].电子测量技术，2022，45（17）：144-152.DOI：10.19651/j.cnki.

emt.2209376.

[2]赵有余.电子式电流互感器的关键技术分析[J].集成电路应用，2021，38（11）：132-133.DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2021.11.060.