電子式互感器在智能變電站中的應用研究

國網(wǎng)湖北省電力有限公司荊門供電公司 鄭鳳朝 胡小青 蔣小維

0 引言

采樣數(shù)字化是智能變電站建設的重要方面，而電子式互感器是智能變電站常用的裝置之一。在早期的智能化裝備研究中，電子式互感器研究取得了很大進展[1-2]。在實際的變電站應用電子式互感器時，需要對選擇的原理、設備的布置以及繼電保護影響等方面予以考慮。本文針對上述問題提出解決方案，旨在整體提高其應用的可靠性。

1 電子式互感器劃分

根據(jù)高壓側(cè)有無供電電源，電子互感器被分有兩種，有源式互感器與無源式互感器。有源式電壓互感器無需安裝在高壓側(cè)，其可靠性很高，能夠直接用于直流系統(tǒng)供電。其對比無源式光學電壓互感器，無論在運行上或是價格上均具有很大優(yōu)勢。

2 電子式互感器配置原則

電子式電壓互感器在智能變電站的配置原則通常為：母線配置的三相電子式電壓互感器出線需要根據(jù)檢同期要求來配置，間隔的電壓都取自母線上的互感器。由于智能變電站與常規(guī)的變電站的基本模式區(qū)別不大，各間隔的合并單元與高壓側(cè)通過光纖連接來獲取電壓。這種配置方式也存在一定的缺點，母線的可靠性直接影響著各間隔，當有故障出現(xiàn)時，不能維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[3]。

3 電子式互感器及合并單元的布置

3.1 電子式互感器

電子式互感器線圈數(shù)量較傳統(tǒng)型的更少并且絕緣操作簡單，體積小，重量輕，能夠和其他設備組合安裝，壓縮配電裝置的尺寸，并且節(jié)約占地。主變壓器帶接地開關，中性點所連的電流互感器按圖1所示，當圖1中的接地開關處于打開狀態(tài)，此時電流互感器位于高電位，按照配置原則，應該采用無源式互感器。考慮到成本、運行可靠性等一系列因素，采用有源互感器更為合理。為了解決這個矛盾，提出一種新的接線方案，實現(xiàn)的功能沒有改變，互感器置于地電位，采用有源的電子式互感器為設備供電，接線方式如圖2所示。

圖1 接線方式

圖2 新型接線方式

3.2 合并單元

實現(xiàn)采樣數(shù)字化有時可以結(jié)合常規(guī)互感器以及電子式互感器，通過電纜將互感器及合并單元連接，合并單元置于智能組件柜中，當智能變電站使用電子式互感器時，輸出的為數(shù)字信號，因此合并單元不需要接地處理，且電子式互感器放置在柜子內(nèi)更加有利于其安全穩(wěn)定運行。

4 電子式互感器對繼電保護的影響及對策

當某間隔的ELT額定一次電流波動較大時，系統(tǒng)的短路電流可能遠遠超過一次電流額定電流，這時可能會出現(xiàn)數(shù)字飽和現(xiàn)象。當出現(xiàn)數(shù)字飽和時，電流為平頂波，差動保護中含有不平衡電流，可能會出現(xiàn)保護誤動的情況。為了解決數(shù)字飽和想象，首先可以考慮將一次電流的大小重新合理的規(guī)劃，其次是對保護裝置的優(yōu)化算法更加深入的研究。

4.1 ECT小電流情況下繼電保護對策

由于傳統(tǒng)互感器能夠設置抽頭，實現(xiàn)靈活變比的功能。而電子式互感器由于自身的特點，無法實現(xiàn)上述功能，即使能夠消除小電流的影響，也會存在二次設備的適應性的問題。為了解決這一問題，可以考慮將Rogowski線圈和低功率鐵芯線圈配合使用。Rogowski線圈用于保護裝置存在大電流的情況，低功率鐵芯線圈用于存在小電流的情況。通過配合使用能夠提高互感器適應能力和保護運行的可靠性。

4.2 保護裝置優(yōu)化算法

目前關于變壓器差動保護與母差保護已經(jīng)研究的相當成熟，保護判據(jù)有波形相似度識別等，很少出現(xiàn)誤動的情況發(fā)生。對于電子式互感器的研究相對較少，同時會由于波形截頂?shù)那闆r發(fā)生，導致波形識別不再適用。需要進一步研究保護配置優(yōu)化算法和判據(jù)，避免造成誤動，提高可靠性。

5 結(jié)論

當電子設備可以置于低電位使用時，首選有源電子式電流互感器。對于電子設備如AIS等，宜用無源電子式電流互感器。電子式互感器應該遵循節(jié)約占地原則以及安裝原則，合并單位適宜布置在室內(nèi)，解決小電流測量問題，必須改進優(yōu)化算法。