電子式電流互感器工程應(yīng)用研究

彭南

【摘 要】近年來，隨著智能電網(wǎng)概念的提出，數(shù)字化變電站乃至智能變電站的建設(shè)成為必然趨勢。電子式互感器是數(shù)字化變電站和智能變電站的標(biāo)志性設(shè)備，作為二次系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭的智能化一次設(shè)備，其重要性不言而喻。雖然國內(nèi)外已有不少電子式互感器產(chǎn)品，但應(yīng)用經(jīng)驗缺乏是推廣應(yīng)用的最大阻礙之一。文章從電子式電流互感器的構(gòu)成為切入點，介紹了其具體分類以及實際應(yīng)用情況，希望為后續(xù)的應(yīng)用和研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】電子式；電流互感器；工程應(yīng)用

【中圖分類號】TH86 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）12-0055-01

引言

電子式互感器是在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用，其主要作用是為電能計量、測量、控制和保護(hù)等裝置提供電流和電壓信號，進(jìn)而保證相關(guān)設(shè)備的工作精度。電子式電流互感器的應(yīng)用，大大提高了電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性，是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備。近年來，相關(guān)單位對電子式電流互感器進(jìn)行了深入研究，已經(jīng)取得了較大的成果，該產(chǎn)品也具有很好的應(yīng)用前景。一、電子式互感器的構(gòu)成

電子式互感器一般是由傳感模塊與合并單元組成的，傳感模塊又叫做遠(yuǎn)端模塊，通常安裝在電路的高壓一次側(cè)，主要作用是采集、調(diào)節(jié)一次電壓或電流，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。合并單元安裝在電路的二次側(cè)，主要作用是將一次側(cè)傳來的數(shù)字信號進(jìn)行合并處理。電子式互感器結(jié)構(gòu)基本原理圖如圖1所示。

對電子式電流互感器，按高壓側(cè)是否需要電源供電可分為有源式和無源式。

有源式（下面簡稱ECT）：高壓側(cè)采用羅氏線圈或LPCT感應(yīng)電流，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后用光模塊發(fā)送到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)處理單元。高壓側(cè)的電源來自于小CT取電或激光供電，小CT取電通過從線路上感應(yīng)取能；激光供電通過光纖將大功率激光器發(fā)出的光傳送到傳感頭部分，然后用光電池轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)作高壓側(cè)采集電路的供電使用。

無源式（下面簡稱OCT）分為：全光纖式、磁光玻璃式。全光纖式（下面簡稱FOCT）：在待測電流的線路上設(shè)置感應(yīng)光纖環(huán)，待測電流產(chǎn)生的磁場使光纖中傳輸?shù)墓馄衩嫘D(zhuǎn)，通過檢偏器檢出的光強(qiáng)變化或者相位變化，計算偏振變化及對應(yīng)的線路電流；磁光玻璃式（下面簡稱MOCT）：在待測電流的線路周圍設(shè)置磁光玻璃，待測電流產(chǎn)生的磁場使光偏振面旋轉(zhuǎn)，通過檢偏器檢出的光強(qiáng)變化計算偏振變化及對應(yīng)的線路電流。三、實際應(yīng)用方案

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已投運的數(shù)字化變電站采用Rogowski線圈型的較多，GIS變電站和AIS變電站均有應(yīng)用。

實際應(yīng)用中，Rogowski線圈型電子式電流互感器傳感技術(shù)相對成熟，采集技術(shù)相對簡單，只需對傳感線圈輸出的電壓信號進(jìn)行積分放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換（analog2digital，A/D）采樣等處理，通過私有協(xié)議接入合并單元，因此輸出數(shù)據(jù)較穩(wěn)定。

因線圈傳感輸出為電信號，一次側(cè)需電光轉(zhuǎn)換，所以存在高電位采集器需獨立供能的問題。在GIS變電站中，采集器安裝在接地外殼上，可直接用變電站直流電源供電，無需獨立供能。在AIS變電站中，處于高電位采集器的供能成為當(dāng)前的一大技術(shù)難關(guān)，至今未有理想的供能方式，目前大都采取激光供能和母線取能相配合的方式；雖然能實現(xiàn)無縫切換，但在實際應(yīng)用中，切換過程降低了采集系統(tǒng)工作的可靠性，如電流在切換臨界值附近波動時，應(yīng)避免出現(xiàn)頻繁切換。

另外，在運行維護(hù)方面，一次側(cè)因有電路板，一旦在運行期間電路板故障，則必須拉閘停電才能更換；一次側(cè)電路板上的元器件在高電場強(qiáng)度下其可靠性極為重要，采取的均壓和屏蔽措施是否有效，直接影響元器件能否長期安全運行。工程應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)Rogowski線圈型電子式電流互感器輸出存在一定的直流分量，如圖2所示。

純光纖型電子式電流互感器應(yīng)用的傳感技術(shù)先進(jìn)，擺脫了電磁感應(yīng)定律，但受光學(xué)技術(shù)限制，傳感頭工作穩(wěn)定性有待考證；其傳感原理基于法拉第磁光效應(yīng)，傳感介質(zhì)為光纖，故傳感頭體積較羅氏線圈型小很多。由于傳感光纖輸出光信號，故采集器可下放至二次側(cè)，一二次側(cè)不存在電磁關(guān)系，也不存在一次側(cè)采集器的供能問題。

傳感頭制作工藝復(fù)雜，屬于精密型制作，需耗費大量人力物力，目前還難以實現(xiàn)批量生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高。另外，光學(xué)傳感頭敏感度高，容易受環(huán)境如溫度、振動等的影響，會導(dǎo)致精度不佳、輸出不穩(wěn)定。在實際應(yīng)用中，為給采集器提供良好的工作環(huán)境，安裝了溫度調(diào)節(jié)器，器件的增加降低了可靠性，還增加了該調(diào)節(jié)器的監(jiān)視和維護(hù)問題，增加了巡檢工作的難度。結(jié)語

電子式電流互感器的主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面：第一，傳感頭無需供電；第二，可以對直流電流進(jìn)行測量。目前，電子式電流互感器的技術(shù)要求較高，制造工藝也比較復(fù)雜，因此，限制了該產(chǎn)品在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該針對電子式電流互感器的這些缺陷展開深入研究，進(jìn)而提高該產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性，解決相關(guān)的技術(shù)性問題，進(jìn)而推動我國電力事業(yè)的發(fā)展。

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