电子式电压互感器及其在智能变电站中的应用研究

电子式电压互感器及其在智能变电站中的应用研究

高梁方斛冬冬刘沛王浩卫泽温会文张淇

1电子式互感器的定义及分类1.1电子式互感器的定义电子式互感器是具有模拟量电压输出或数字量输出供频率15～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用的电流/电压互感器。顾名思义，电子式互感器分为电子式电流互感器和电子式电压互感器两种其通用框图如图1所示。在图1中，一次传感器产生与一次端子通过电流或者电压相对应的信号，经过一次转换器传送给二次转换器，然后二次转换器将传输系统传来的信号转换为供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置的量。1.2电子式互感器的分类在图2中，如果一次转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电子式互感器；如果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号送出无需一次转换器，当然也无需一次电源，则称此类电子式互感器为无源电子式互感器。1.3电子式互感器的性能特点电子式互感器具有如下几个方面的性能特点：绝缘性能非常好，由于不含铁芯其造价也比较低，而且不存在铁磁谐振和铁芯饱和等其他相关问题；安全性能比较高，不会因充油等问题发生易燃、易爆等危险现象；低压侧与高压侧的二者之间不存在开路高压的危险；通信能力比较强，可以很好的满足智能化、数字化以及网络化技术的需要；暂态响应速度十分迅速而且频率响应范围也比较宽；具有体积小、重量轻和装置结构紧凑的特点；各项功能模块相对独立，易于安装和维护；不易受电磁信号的干扰，信号传输距离比较远；固态精度和稳态精度都比较高。2分析电子式互感器应用于数字化变电站存在的技术问题2.1电磁兼容问题由于现在电子式互感器所使用的电子元件，其电磁兼容标准普遍较低，因此大大降低电子式互感器的抗电磁干扰能力。2.2保护校验设计相对复杂的问题当前，电子式互感器应用于数字化变电站存在的另外一个技术问题就是保护校验设计相对复杂的问题，数字化变电站运行对单间隔的保护校验要求比较高，实现起来相对比较困难，因为经电子式互感器测量的电压数据值和电流数据值都必须经过合并器后才能进入相应的保护装置，而且需要多台的合并器，这样一来，相应的保护校验设计就相对比较复杂，所以还需要解决保护校验设计困难的问题，使其能更好的促进电子式互感器在数字化变电站中的应用。2.3设备稳定性问题电容分压器及高压领域的电阻分压器分压比受外界空间杂散电容的影响问题；温度及振动也会对光学电压互感器的稳定性造成影响。2.4高压侧供能问题高压端电源的设计要求为：满足高压端电路的功率需求，无间断地长时间稳定工作，不能破坏高低压之间的绝缘。目前的激光供能可靠性高但是输出功率小，成本高；蓄电池供能则存在寿命问题。3在智能变电站中的应用分析智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求。自动完成信息采集、测量、控制、保护等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站自动化系统可以划分为站控层、间隔层和过程层三层。其中，过程层包括变压器、断路器、隔离开关等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子设备。智能电网中的智能变电站主要是要实现测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化。而这些目标的基础全部基于对电压电流的精确测量。电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的主要设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用，是提高电力系统运行控制得整体水平的基础。一方面，电子式互感器信号采用数字输出、接口方便、通信能力强，其应用将直接改变变电站通讯系统的通信方式。采用电子式互感器输出的数字信号后，可实现点对点/多个点对点或过程总线通信方式，完全取代二次电缆线，解决二次接线复杂的问题，同时能简化测量或保护的系统结构，降低对绝缘水平的要求，减少误差源，简化智能电子装置的结构，真正意义上实现信息共享。另一方面，电子式互感器的输出均采用电缆传输，光缆的数量少，因此相比于常规变电站的电缆，敷设工作量远远减少。传统电流/电压互感器每1～3个月例行检查一次，1～3年进行一次小修，30年寿命周期内大修两次。电子式互感器巨大的优势，使得其在全寿命周期内基本“免维护”。因此其维护工作主要是对远端模块或电气单元中的电子器件进行维护或更换，一般每5年维护一次。可见，电子式互感器应用在智能变电站中可以促进其智能化、自动化、精确化，将极大地促进智能电网输配电模块的建设和发展。4结语总而言之，电子式互感器在数字化变电站中的应用对数字化变电站的运营机制产生了深刻的影响，电子式互感器的应用有效提高了数字化变电站运营的数字化、智能化和网络化，进而有效提高数字化变电站的运营效率。然而，电子式互感器应用于数字化变电站中还存在一些技术问题，所以在应用电子式互感器的过程中还应采取合理的方法来有效解决这些技术问题，使其能更好的促进电子式互感器在数字化变电站中的应用，从而更好的为我国电力事业的发展服务。参考文献[1]浅谈变电站继电保护的运行和维护技术[J].冯迎春.中国新技术新产品.2016(15)[2]电子式互感器的研究及其在智能变电站的应用[J].肖立恒张杰林华.山东电力高等专科学校学报.2012(01)[3]浅谈电子式互感器在数字化变电站中的应用[J].舒逸石于培杰段少辉.华中电力.2012(02)[4]电子式互感器研究概述[J].白阳侯昭湖齐放.中国电力教育.2011(12)[5]电子式互感器的应用及市场前景浅析[J].钱进胡海燕.长江工程职业技术学院学报.2011(02)