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电子式互感器原理及应用浅析王世辉（鞍山供电公司114001）摘要：传统互感器存在铁心饱和、暂态特性差等结构性弊病，电压互感器二次压降误差不能完全消除，为此，人们研制了新型的电子式电流/电压互感器(ECT/EVT)，尤其是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的研制已经进人了实用化阶段，它具有无饱和、频带宽、体积小巧等诸多优点。数字化变电站系统已批量采用电子式互感器，为保证安全运行，现通过学习将工作原理分析如下。关键词：电子式互感器工作原理应用分析1引言电流（电压）互感器用于电力系统电流（电压）信号的测量，为电力系统的计量、保护与监控单元提供电能参数。随着电力系统输电容量的增长和电网电压等级的提高，基于电磁式原理的传统互感器体积和重量大，防爆绝缘技术复杂，磁饱和时二次信号波形畸变严重，无法满足电力系统高电压大电流和准确测量高次谐波的要求。随着技术的进步，以光电式互感器为代表的新一代电子式互感器正逐步投放市场。IEC标准已颁布实施，相应的国家标准转化工作正在进行当中。小坨子数字化变电站系统采用了电子式互感器，其技术研究学习已是燃眉之急，本文就其原理及检测方法简要分析。2．电子式互感器工作原理2.1光学无源传感器原理光学无源传感器原理采用国内率先采用完整‘自励源’技术依靠磁场自励，直接由高压侧获取传感器工作电源，激发电流小于400mA，无需外部供电措施，‘形式无源’，彻底摆脱激光送能寿命之忧；加电储能；断电守候；永免维护。见图12.2罗哥夫斯基线圈测量基本原理图1ROGOWSKI罗哥夫斯基（Rogowski）线圈传感器采用非磁性的骨架，体积小、重量轻，不会出现磁饱和及铁磁谐振现象，测量响应频带宽、精度高、稳定可靠，避免了光学传感头存在的温度和振动问题，被广泛应用于电子式电流互感器中。南京南瑞的电子式图1光学无源传感器原理电流互感器是基于此原理，系统电源使用激光供电。ROGOWSKI传感器的结构如图2。小坨子变电站系统采用的西安华伟生产的电子式互感器，66kV电压互感器也是基于此原理。2.3电子式互感器特点与接口MU2.3.1量程扩大，变比自由电子式互感器从机构和原理上解决了传统互感器存在铁心饱和、暂态特性差等结构性弊病。电子互感器由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。2.3.2电子式互感器接口方式：一将其输出的数字信号重新转换为低压模拟量，此时保护设备无需改动，其A／D转换器依旧保留；二是IEC61850-9-1中描述的以太网络方式，使用同步脉冲得到时间连续的一次电流和电压及抽样信号传给合并单元MU，MU输出直接与带数字式接口的保护、电能表。2.4合并单元的定义针对电子式互感器与保护、测控设备的接口，国际电工委员会制定了IEC60044-7/8和IEC61850-9等标准。这些标准均定义了接口的重要组成部分--合并单元。合并单元MU是针对数字化输出的电子124#-}}rIk'I时钟输人电源基于IEC61850-9-1标准的数据输出模块，主要功能是同步采集电子式互感器多路电流电压信息，以曼彻斯特编码格式将这些信息组帧图2罗氏线圈结构如图发送给二次保护、测控设备。IEC61850-9小坨子变全部采用IEC61850-9-1中描述的以太网络方式，实现真正的数字化具优势和革新意义。3．电子式互感器在小坨子的应用3.1小坨子数字化变电站计量系统结构。针对变电站综合自动化系统，管控一体化的系统结构。信息采集、传输、处理和输出过程全部数字化,采用智能化开关设备，基于IEC61850规约计量系统，并首先采用数字接口式多功能电能表为核心的新型数字化计量系统。传统的信号回路和控制操作驱动回路全部采用微处理器和光电技术，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字信号和光纤代替。变电站的二次设备，如保护装置、防误闭锁、测控、录波、VQC、等均为标准化、模块化的结构，设备之间的通信采用了统一的数据模型和各种功能共用统一的信息通信平台，——工业以太网的控制方案。实现真正意义上的数字化和多网统一。（见图3）图3数字化变电站系统单元结构示意图3．2对电子互感器的数字化要求3.2.1电子式电流互感器主要功能通用功能：具有数字通讯处理能力，各种信息由数字信号方式传输。可以根据规则实现唯一化命名，不会与其他装置重复；具有自诊断能力，能够报告运行时间、现在的状况；监测信息：电流采样值配置信息：额定电流、额定频率、绕组比、模差、角差。3.2.2电子式电压互感器主要功能通用功能：具有数字通讯处理能力，各种信息由数字信号方式传输。可以根据规则实现唯一化命名，不会与其他装置重复；具有自诊断能力，能够报告运行时间、现在的状况；监测信息：电压采样值；状态信息：短路保护状态；配置信息：额定电压、额定频率、绕组比、模差、角差。4电子互感应用实际情况和存的问题在：4．1小坨子变电站电子式互感器应用情况小坨子数字化变电站系统采用电子式互感器情况，66kV电压互感器LDTZGB-66W型采用无源方式，10kV电流互感器LDTZGB-1040余台，10kV电压互感器JDZG-12W型12台。为了确保运行可靠每台互感器都采用了两组独立电源和输出。4．2存在的问题实际检验和运行发现电子式互感器输出数据有跳动现象，尤其是电压互感器比差ƒv过大且负值。一是造成电能计量装置综合误差为负值，二是在运行操作中“电子式互感器输出数据有跳动现象”影响保护的稳定性。经分析发现无源传感器‘自励源’技术存在缺欠，在一次系统没有负荷或满负荷时不能稳定工作。4．3电子式电流互感器误差测量电子互感器检验原理是采用电工式测差原理，检验电子式互感器。用标准互感器法，10kV侧加高压和大电流，标准互感器二次模拟量通过模数转换器变为数字量与电子式互感器二次数字量相比较，得到误差参数。我们采用新开发的检验装置对互感器误差进行多次测量，数据一致性较好，比差误差较小，但数据有跳动现象，检验结果显示比差90%小于0.1%。电子式互电压感器误差测量，比差、角差均为负值，检验结果显示该误差为01%至0.2%，误差较大。5结论从设计角度电子式互感器，传统装置结构性弊病，取消控制电缆。铁心饱和、回路压降、电流互感器二次开路等问题已不存在。鞍山供电公司专业技术人员，主动探索，多种新方法测试电能表、互感器的误差，并创造提出10kV计量装置综合误差整体测试的方法，在没有国家标准的现状下，解决数字化计量装置的误差标定难题，及时提出了计量设备存在问题和改进意见，和厂方一起处理缺陷，如66kV互感器加装激光送能，部分解决输出数据跳动现象，电能计量装置综合误差从开始的1.5%以上，降至0.5%以下，基本满足运行和设计预想，保证了变电站按时投产。今后运行考核、经验积累、系统完善，还有较多的工作和空间，需要我们不断努力学习和创新。参考文献:[1]高翔《数字化变电站技术应用》中国电力出版社（2008-1）[2]肖霞、徐雁、向珂等《高精度宽温度范围的数字化电子式电流互感器》仪表与电测（2006）05-0036-03[3]王世辉杨晓科《基于61850标准的数字化电能表设计原理及检验浅析》2008，3[4]王世辉《新一代数字化电能计量系统设计构想》2007，02，13作者简介：王世辉男1953年2月15日出生1986年9月毕业于东北电力学院工作单位：辽宁省鞍山供电公司电能计量中心副主任高级工程师通信地址：辽宁省鞍山供电公司邮编：114001电话04122295377E-mail;shwang1953@.hotmail.com主要科技成果：《红一变SVC工程设计改进及实施》项目获鞍山供电公司设计改进特等奖2005年，《强化计量管理全面开展计量检定工作》获鞍山市企业管理成果特等奖2006年。《新一代数字化电能计量系统设计构想》获辽宁省自然科学学术成果二等奖、2008年