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2013-11-5 閱讀(1684)
隨著傳統(tǒng)變電所向數(shù)字化變電站轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)越來(lái)越明顯,，在數(shù)字化變電站一次設(shè)備中占據(jù)重要地位的電子式互感器越來(lái)越引起重視,。本文介紹了電子式互感器的優(yōu)點(diǎn)、分類(lèi),、比較以及目前在工程應(yīng)用中存在的問(wèn)題,。
隨著光纖傳感技術(shù)、光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展,，光電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。電子式互感器就是其中之一。電子式互感器具有體積小,、重量輕,、頻帶響應(yīng)寬、無(wú)飽和現(xiàn)象,、抗電磁干擾性能佳,、無(wú)油化結(jié)構(gòu)、絕緣可靠,、便于向數(shù)字化,、微機(jī)化發(fā)展等諸多優(yōu)點(diǎn)，將在數(shù)字化變電站中廣泛應(yīng)用,。
電子式互感器的誕生是互感器傳感準(zhǔn)確化,、傳輸光纖化和輸出數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)的必然結(jié)果。電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一,。傳感方法對(duì)電子式互感器的結(jié)構(gòu)體系有很大影響,。光學(xué)原理的電子式互感器結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單，是無(wú)源的電子式互感器,。電磁測(cè)量原理的電子式互感器是有源電子式互感器,。
1、電子互感器的優(yōu)點(diǎn)
1.1高低壓*隔離,，安全性高,，具有優(yōu)良的絕緣性能，不含鐵芯,，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問(wèn)題
電磁式互感器的被測(cè)信號(hào)與二次線(xiàn)圈之間通過(guò)鐵芯耦合，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，其造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上升,。非常規(guī)互感器將高壓側(cè)信號(hào)通過(guò)絕緣性能很好的光纖傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，這使得其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，電壓等級(jí)越高其性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)越明顯,。非常規(guī)互感器利用光纜而不是電纜作為信號(hào)傳輸工具,，實(shí)現(xiàn)了高低壓的*隔離，不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次回路開(kāi)路給設(shè)備和人身造成的危害,，安全性和可靠性大大提高,。
電磁式互感器由于使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問(wèn)題,。非常規(guī)互感器在原理上與傳統(tǒng)互感器有著本質(zhì)的區(qū)別,，一般不用鐵芯做磁耦合，因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現(xiàn)象,，從而使互感器運(yùn)行暫態(tài)響應(yīng)好,、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性,。
1.2抗電磁干擾性能好,，低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路高壓危險(xiǎn)
電磁式電流互感器二次回路不能開(kāi)路，低壓側(cè)存在開(kāi)路危險(xiǎn),。非常規(guī)互感器的高壓側(cè)和低壓側(cè)之間只存在光纖,，信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，高壓回路與二次回路在電氣上*隔離,，互感器具有較好的抗電磁干擾能力,，低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路引起的高電壓危險(xiǎn)。
1.3動(dòng)態(tài)范圍大,，測(cè)量精度高,，頻率響應(yīng)范圍寬
電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)電流互感器流過(guò)的電流不大，但短路電流一般很大,，而且隨著電網(wǎng)容量的增加,，短路電流越來(lái)越大。電磁式電流互感器因存在磁飽和問(wèn)題,，難以實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量,，同一互感器很難同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)量和繼電保護(hù)的需要。非常規(guī)互感器有很寬的動(dòng)態(tài)范圍,，可同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)量和繼電保護(hù)的需要,。
非常規(guī)互感器的頻率范圍主要取決于相關(guān)的電子線(xiàn)路部分，頻率響應(yīng)范圍較寬,。非常規(guī)互感器可以測(cè)出高壓電力線(xiàn)上的諧波,，還可以進(jìn)行電網(wǎng)電流暫態(tài)、高頻大電流與直流的測(cè)量,，而電磁式互感器是難以進(jìn)行這方面工作的,。
1.4數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)
電磁式互感器傳送的是模擬信號(hào)，電站中的測(cè)量、控制和繼電保護(hù)傳統(tǒng)上都是通過(guò)同軸電纜將電氣傳感器測(cè)量的電信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖?。?dāng)多個(gè)不同的裝置需要同一個(gè)互感器的信號(hào)時(shí),，就需要進(jìn)行復(fù)雜的二次接線(xiàn)，這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)受到電磁場(chǎng)的干擾,。而光電式互感器輸出的數(shù)字信號(hào)可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,，可以將光電式互感器以及需要取用互感器信號(hào)的裝置構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,，從而節(jié)省大量的二次電纜;同時(shí)光纖傳感器和光纖通信網(wǎng)固有的抗電磁干擾性能,，在惡劣的電站環(huán)境中更是顯示出了的*性，光纖系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)是未來(lái)電站建設(shè)與改造的必然趨勢(shì)
1.5沒(méi)有因充油而潛在的易燃,、易爆炸等危險(xiǎn) 信
非常規(guī)互感器的絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,，一般不采用油作為絕緣介質(zhì)，不會(huì)引起火災(zāi)和爆炸等危險(xiǎn),。
1.6體積小,、重量輕
非常規(guī)互感器無(wú)鐵芯，其重量較相同電壓等級(jí)的電磁式互感器小很多,。
綜上所述,，非常規(guī)互感器以其*的性能、適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化,、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要,，并具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)于保證日益龐大和復(fù)雜的電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行并提高其自動(dòng)化程度具有深遠(yuǎn)的意義,。
2,、電子互感器分類(lèi)
2.1有源電子式互感器
有源電子式互感器利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，對(duì)于電流互感器采用Rogowski線(xiàn)圈,，對(duì)于電壓互感器采用電阻,、電容或電感分壓等方式。有源電子式互感器的高壓平臺(tái)傳感頭部分具有需電源供電的電子電路,，在一次平臺(tái)上完成模擬量的數(shù)值采樣（即遠(yuǎn)端模塊）,，利用光纖傳輸將數(shù)字信號(hào)傳送到二次的保護(hù)、測(cè)控和計(jì)量系統(tǒng),。
有源電子式互感器又可分為封閉式氣體絕緣組合電器（GIS）式和獨(dú)立式,，GIS式電子式互感器一般為電流、電壓組合式,，其采集模塊安裝在GIS的接地外殼上,，由于絕緣由GIS解決，遠(yuǎn)端采集模塊在地電位上,，可直接采用變電站220 V/110 V 直流電源供電,。獨(dú)立式電子式互感器的采集單元安裝在絕緣瓷柱上,，因絕緣要求，采集單元的供電電源有激光,、小電流互感器、分壓器,、光電池供電等多種方式,，實(shí)際工程應(yīng)用一般采取激光供電，或激光與小電流互感器協(xié)同配合供電,，即線(xiàn)路有流時(shí)由小電流互感器供電,，無(wú)流時(shí)由激光供電。對(duì)于獨(dú)立式電子式互感器,，為了降低成本,、減少占地面積，一般采用組合式,，即將電流互感器,、電壓互感器安裝在同一個(gè)復(fù)合絕緣子上，遠(yuǎn)端模塊同時(shí)采集電流,、電壓信號(hào),，可合用電源供電回路
2.2無(wú)源電子式互感器
無(wú)源電子式互感器又稱(chēng)為光學(xué)互感器。無(wú)源電子式電流互感器利用法拉第（Faraday）磁光效應(yīng)感應(yīng)被測(cè)信號(hào),，傳感頭部分分為塊狀玻璃和全光纖2種方式 ,。無(wú)源電子式電壓互感器利用Pockels電光效應(yīng)或基于逆壓電效應(yīng)或電致仲縮效應(yīng)感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，現(xiàn)在研究的光學(xué)電壓互感器大多是基于Pockels效應(yīng) ,。無(wú)源電子式互感器傳感頭部分不需要復(fù)雜的供電裝置,，整個(gè)系統(tǒng)的線(xiàn)性度比較好。無(wú)源電子式互感器利用光纖傳輸一次電流,、電壓的傳感信號(hào),，至主控室或保護(hù)小室進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，輸出數(shù)字信號(hào)至MU,，供保護(hù),、測(cè)控、計(jì)量使用,。無(wú)源電子式互感器的傳感頭部分是較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),，容易受到多種環(huán)境因素的影響，例如溫度,、震動(dòng)等,，影響其實(shí)用化的進(jìn)程。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)
3,、有源式互感器與無(wú)源式互感器的比較
有源電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)在于電源供電技術(shù),、遠(yuǎn)端電子模塊的可靠性,、采集單元的可維護(hù)性?；趥鹘y(tǒng)互感器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),，可不考慮Rogowski線(xiàn)圈和分壓器（電阻、電容或電感）故障的維護(hù),。GIS式電子式互感器直接接人變電站直流電源,，不需要額外供電，采集單元安裝在與大地緊密相連的接地殼上,。這種方式抗干擾能力強(qiáng),，更換維護(hù)方便，采集單元異常處理不需要一次系統(tǒng)停電,。而對(duì)于獨(dú)立式電子式互感器,，在高壓平臺(tái)上的電源及遠(yuǎn)端模塊長(zhǎng)期工作在高低溫頻繁交替的惡劣環(huán)境中，其使用壽命遠(yuǎn)不如安裝在主控室或保護(hù)小室的保護(hù)測(cè)控裝置,，還需要積累實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn);另外,，當(dāng)電源或遠(yuǎn)端模塊發(fā)生異常、需要維護(hù)或更換時(shí),，需要一次系統(tǒng)停電處理,。 信息來(lái)源:http://tede.cn
無(wú)源式電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)在于光學(xué)傳感材料的穩(wěn)定性、傳感頭的組裝技術(shù),、微弱信號(hào)調(diào)制解調(diào),、溫度對(duì)精度的影響、震動(dòng)對(duì)精度的影響,、長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性,。但由于無(wú)源電子式互感器的電子電路部分均安裝在主控室或保護(hù)小室，運(yùn)行條件*,，更換維護(hù)方便,。有源或無(wú)源電子式互感器的應(yīng)用，均大大降低了占地面積,，減少了傳統(tǒng)互感器的二次電纜連線(xiàn),，是互感器的發(fā)展方向。無(wú)源電子式互感器可靠性高,、維護(hù)方便,，是獨(dú)立安裝的互感器的理想解決方案。
4,、電子式互感器存在的主要問(wèn)題
電子互感器在工程應(yīng)用上存在的主要問(wèn)題是：由于需要對(duì)傳感器進(jìn)行供能,，長(zhǎng)期大功率的激光供能會(huì)影響光器件的使用壽命，羅氏線(xiàn)圈輸出信號(hào)與其結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的相關(guān)性,，溫度變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化,，影響電子線(xiàn)路測(cè)量準(zhǔn)確度,。
光電式互感器在工程應(yīng)用上存在的主要問(wèn)題是：溫度的變化會(huì)引起光路系統(tǒng)的變化引起晶體除具有電光效應(yīng)外的彈光效應(yīng)、熱光效應(yīng)等干擾效應(yīng),，導(dǎo)致絕緣子內(nèi)光學(xué)電壓傳感器的工作穩(wěn)定性減弱,。溫度對(duì)光電式互感器測(cè)量誤差的影響，一直是人們討論的熱點(diǎn),，在實(shí)際應(yīng)用中,，對(duì)于溫度變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差的影響，應(yīng)提高光路系統(tǒng)（如光電二極管）的抗干擾能力,。如使用溫度穩(wěn)定性好，且波長(zhǎng)漂移小的發(fā)光光源,、純凈且經(jīng)過(guò)多次提拉的電光晶體等,，在提高溫度穩(wěn)定性的研究中，近年來(lái)倍受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的有溫控法,、雙光路溫度補(bǔ)償法,，雙晶體溫度補(bǔ)償、硬件電路補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償?shù)确椒?。另外還有磁光材料的雙折射效應(yīng)對(duì)光電電流互感器測(cè)量精度的影響由于磁光材料的雙折射效應(yīng),，使射人磁光介質(zhì)的線(xiàn)性偏振光變成橢圓偏振光，其結(jié)果是：從檢偏器輸出的光強(qiáng)度變化與被測(cè)電流不成正比,，使光電式電流互感器的靈敏度不穩(wěn)定,，從而降低了光電式電流互感器的測(cè)量精度。
