電子式互感器設(shè)計(jì)及其在智能變電站中的應(yīng)用

段程煜

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

電子式互感器設(shè)計(jì)及其在智能變電站中的應(yīng)用

段程煜

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局

電子式互感器作為智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有著傳統(tǒng)互感器無法比擬的優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)在電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)以及提升機(jī)電保護(hù)可靠性上有著十分重要的作用。本文在闡述電子式互感器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上論述了其在智能變電站中的應(yīng)用。

電子式互感器；智能變電站；應(yīng)用

引言

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)電子式互感器的研究多集中在采用羅氏線圈的電流互感器和電容分壓式電壓互感器上，這是因?yàn)樯鲜鰞煞N互感器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且均進(jìn)入了實(shí)用化階段。

1 、電子式互感器的工作原理

羅氏線圈電流互感器。對(duì)于光電電流互感器而言，其傳感頭采用的是羅氏線圈，它對(duì)電流互感器的測(cè)量性能具有非常重要的作用。羅氏線圈具有如下特點(diǎn)：測(cè)量線性度好、無飽和、反應(yīng)速度快、被測(cè)電流的位置對(duì)線圈本身的影響較小，也基本不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。采用羅氏線圈可以對(duì)變化速度較快的大電流進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，正是因?yàn)樗倪@一特點(diǎn)，使其在高壓側(cè)電流檢測(cè)與保護(hù)中獲得了廣泛應(yīng)用。相關(guān)研究結(jié)果表明，電子設(shè)備對(duì)溫度變化十分敏感，無論是高溫或是低溫都會(huì)對(duì)其性能造成影響，如長(zhǎng)時(shí)間的高溫會(huì)使半導(dǎo)體元件損壞。

2 、電子式互感應(yīng)用中常見的問題及相應(yīng)措施

2.1 由自取能與光供能構(gòu)成的混合型

供能稱作有源電流互感器，此類型互感器容易產(chǎn)生供能轉(zhuǎn)換失敗，往往會(huì)造成保護(hù)跳閘。有源電流互感器運(yùn)行中，利用合并單元判別供能措施，當(dāng)電流互感器的電流處于某個(gè)固定范圍內(nèi)時(shí)，高壓側(cè)的轉(zhuǎn)換元件在工作時(shí)是利用取能線圈而開展，電流大于該范圍的時(shí)候，高壓側(cè)的轉(zhuǎn)換元件則依靠激光供能進(jìn)行工作。根據(jù)目前智能變電站的穩(wěn)定發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)產(chǎn)激光器件性能不能滿足其要求，如果電流出現(xiàn)突變，合并單元難以控制，從而使自取能和光功能無法實(shí)現(xiàn)正常切換。然而，現(xiàn)場(chǎng)切斷合并單元和供能間的通信光纖，使自取能和光供能達(dá)到同時(shí)工作的狀態(tài)，可以確保供能元件的可靠性，為電流互感器穩(wěn)定運(yùn)行提供更好的保障。

2.2 電子式互感器采集器缺少抗干擾能力，易損壞

安裝于高壓側(cè)的獨(dú)立支柱互感器采集器，抗電磁干擾水平不高，會(huì)因大雨、雷電等天氣而發(fā)生保護(hù)跳閘。據(jù)統(tǒng)計(jì)，曾在1年內(nèi)，有4個(gè)廠家互感器因采集器感應(yīng)尖頂波而發(fā)生誤跳閘。高壓側(cè)電路板里存有獨(dú)立支柱互感器的采集器，容易出現(xiàn)損壞，直接影響在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)控的質(zhì)量。保護(hù)跳閘常常受到刀閘的影響，因此在操作中務(wù)必確保合閘，目的是防止分閘致保護(hù)誤跳閘；電子互感器中的抗干擾水平需要進(jìn)一步加強(qiáng)，確?；ジ衅鞣€(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行。

2.3 合并單元存在裝置不穩(wěn)定、抗干擾水平弱以及散熱能力差

一些生產(chǎn)廠家的合并單元，投運(yùn)后因散熱問題導(dǎo)致保護(hù)裝置報(bào)采樣數(shù)據(jù)無效，對(duì)于此問題，我們更換了合并單元散熱板，采取光纖外置散熱，屏柜敞開通風(fēng)等措施。許繼合并單元FT3發(fā)送模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)不夠，當(dāng)?shù)竭_(dá)發(fā)送時(shí)間時(shí)，有可能數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備好。從而導(dǎo)致合并單元輸出地FT3數(shù)據(jù)有丟幀現(xiàn)象，致使相關(guān)保護(hù)閉鎖，經(jīng)廠家升級(jí)后問題消除。

3 、電子式互感器在智能變電站中的應(yīng)用

3.1 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度合理選配

電子式互感器從大量的文獻(xiàn)資料和實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)可知：對(duì)于電子式互感器而言，無源純光電子式互感器相比有源互感器具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)緊湊且復(fù)雜，技術(shù)要求較高，相應(yīng)價(jià)格也較高，目前，在低壓供配電網(wǎng)絡(luò)中推廣應(yīng)用受到很大限制。而對(duì)于高壓電力系統(tǒng)尤其是直流高壓電力系統(tǒng)而言，選用全光纖式ECT/ EVT電子式互感器，其可以有效提高系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化水平，且應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益較為明顯，同時(shí)設(shè)備價(jià)格也同常規(guī)高壓電磁式互感器非常接近，尤其在近年來隨光學(xué)材料價(jià)格的降低其性價(jià)比越來越高，純光ECT/EVT電子式互感器其在高壓智能變電站系統(tǒng)中應(yīng)用性能非常優(yōu)越。筆者結(jié)合多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，建議對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的高壓智能變電站而言，推薦采用全光纖式ECT/EVT電子式互感器；而對(duì)于110kV變電站則推薦采用光電、線圈式的電子式互感器相互搭配，其運(yùn)行效果和綜合經(jīng)濟(jì)效益較好；而對(duì)于35kV及以下智能變電站而言，則推薦采用具備弱模信號(hào)輸出的線圈電子式互感器。以某220kV變電站系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造為例：變電站220kV和110kV全部采用GIS金屬封閉組合式開關(guān)設(shè)備，其中與之相互搭配全部采用光纖電子式互感器，且在每個(gè)間隔中配置一組測(cè)控保護(hù)線圈、一組計(jì)量監(jiān)測(cè)線圈，線路的間隔配置低功率電子式互感器，以模擬量輸出為主，其額定一次電流為500A。計(jì)量監(jiān)測(cè)互感器其額定二次輸出的電壓為150mV額定的電流設(shè)計(jì)為500A，測(cè)量的二次輸出為01CF，工作精度為0.5級(jí)；而測(cè)控保護(hù)其額定二次輸出為2D41，工作精度為5P；低壓35kV主要設(shè)備全部采用室內(nèi)開關(guān)柜，將低功率電子式互感器集成安裝在開關(guān)柜內(nèi)，因其體積小且緊湊運(yùn)行維護(hù)較為方面。

3.2 電子式互感器MU合并單元的優(yōu)化配置

在智能變電站系統(tǒng)中，電子式互感器設(shè)備其MU合并單元優(yōu)化配置過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)采集單元進(jìn)行優(yōu)化配置。對(duì)于雙母線、雙母線帶旁路母線的變電站而言，除了設(shè)備對(duì)應(yīng)的MU合并單元外，還應(yīng)設(shè)置專門MU合并單元以確保變電站電壓并列的準(zhǔn)確可靠性，以便變電站在調(diào)控運(yùn)行過程中某間隔MU合并單元的切換退出運(yùn)行后，由專門的MU合并單元向變電站系統(tǒng)中的其他測(cè)控、保護(hù)、計(jì)量等IED智能電子設(shè)備提高相應(yīng)的電壓、電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)同期操控功能。對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的變電站間隔，其MU合并單元通常應(yīng)根據(jù)間隔布置獨(dú)立設(shè)置MU合并單元屏，而對(duì)于110kV間隔而言，其MU合并單元可獨(dú)立配設(shè)合并單元屏，也可與其他IED智能電子設(shè)備相互組屏；而對(duì)于35kV及以下變電站系統(tǒng)，則推薦將MU合并單元應(yīng)設(shè)置在開關(guān)柜中，以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的集成智能化等功能，同時(shí)便于后期的運(yùn)行維護(hù)。

4 、結(jié)語(yǔ)

電子式互感器在技術(shù)、占地面積、暫態(tài)特性及絕緣結(jié)構(gòu)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，制備電子式互感器的產(chǎn)生成本相對(duì)較小，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，同時(shí)還擁有良好的實(shí)用性、適用性和穩(wěn)定性。同步電子式互感器的相關(guān)開發(fā)和研究以及其運(yùn)行管理等經(jīng)驗(yàn)在智能變電站的速設(shè)和運(yùn)營(yíng)口中發(fā)揮著重要的作用。

[1]楊衛(wèi)星.智能變電站技術(shù)方案研究[D].浙江大學(xué)，2011.

[2]陳勇.電子式互感器實(shí)用化相關(guān)問題研究[D].華中科技大學(xué)，2013.