电子式互感器在数字化变电站中的应用

1电子式互感器标准依据 IEC60044—7《电子式电压互感器》、IEC60044—8《电子式电流互感器》、IEC61850《变电站网络和系统》等标准的相继颁布,相对应的国标GB20840第七部分《电子式电压互感器》GB20840第八部分《电子式电流互感器》也已颁布实施,为电子式互感器的推广应用奠定了基础。电子式互感器必须在这些标准的规范下进行设计、制造、试验和运行。     

电子式互感器

电子式互感器能够直接提供数字信号给计量、保护装置,有助于二次设备的系统集成。引发电力系统自动化装置和保护的重大变革,它在我国的推广应用已经启动。介绍光学电流互感器、空心电流互感器、低压电流互感器、光学电压互感器及电容分压式电压互感器的原理;电子式互感器的结构,光学电流、电功率互感器或电流／电压组合式互感器在变电站运行的一般模式;电子式互感器的优点：不合铁心,消除了磁饱和;消除了铁磁谐振,抗干扰能力强;绝缘性能优良;适应电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展;动态范围大,测量准确度高;频率响应范围宽,对电力系统故障响应快速;经济性好。电子式电压、电流互感器国际标准有IEC 60044-7和IEC 60044-8,我国已完成IEC标准转换成国标的工作,电子式电压互感器国家标准为：GB／T 20840．7—2007,电子式电流互感器国家标准为GB／T 20840．8—2007。最后给出部分产品的性能特点。     

基于DSP的电子互感器模拟量校验仪

为达到电子互感器模拟量校验的目的,介绍了以数字信号处理器(TMS320F206)为核心的新型电子互感器校验仪,论述了测差原理及实现方法。该校验仪利用快速傅立叶算法和锁相环技术,能准确测定出电子式互感器的比值误差、相位误差、电源频率、谐波等多个技术性能指标。校验符合国际电工委员会标准IEC60044-7《电子式电压互感器》以及IEC60044-8《电子式电流互感器》的要求。     

10kV低功率电子式电流互感器LPCT的研究

为了提高电流互感器的可靠性和准确度,从而提高电力系统的安全、稳定和经济运行,笔者详细分析了取样电阻、二次电流精度和干扰电磁场等因素对电子式电流互感器准确度的影响,并提出了相应的改进互感器准确度和电磁兼容措施。在理论分析基础上,研制了一台10 kV低功率电子式电流互感器,并对样机进行了准确度测试。测试结果表明,设计的样机准确度满足IEC 60044-8规定的0.2级测量和5P20保护要求。     

检测电阻电流型电子式电压互感器

针对目前各种电压互感器存在的技术问题,提出通过检测耦合电阻电流实现的电子式电压互感器(ETV)的新原理和新方法.详细分析新型EVT的传感原理,建立了电压互感器一次侧等值电路,给出误差计算公式;并对影响测量精度的高压电阻特性和杂散电容因素进行理论性分析,提出相应的改进方案。研制了10 kV电子式电压互感器样机,准确度测试结果表明:该互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级.     

电子式互感器的现状与发展前景

随着电力传输容量的增加,运行电压等级越来越高,传统的电磁式电流、电压互感器暴露出如绝缘要求高,磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点,成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号,也称为光电式互感器。2002年,IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势,制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044-8标准,明确了电子式互感器的定义及相应的技术规范。根据IEC60044-7标准,EVT采用电阻分压器、电容分压器或光学装置作为一次转换部件,利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统,并装有电子器件作测量信号的传输和放大,具有模拟量电压输出或数字量输出。根据IEC60044-8标准,ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件,利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统,并装有电子器件作测量信号的传输和放大,具有模拟量电压输出或数字量输出。电子式互感器的分类与特点电子式互感器的分类几十年来,电子式互感器产品的种类已经被开发出很多,根据原理的不同,电子式互感器可分为无源式和有源式2类。所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电子式互感器,而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置,整个系统的线性度比较好,缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统,容易受到多种环境因素的影响,影响了实用化的进程,虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度,各种方法部在实验室条件下取得了一定成果,但都不同程度地存在着通用性差、装置复杂等缺点,未能有效克服这个困难,其研究还有待进一步深入。有源式电子式互感器的原理大都比较简单,已被广泛接受。无源式EVT主要利用传统的电阻分压器、电容分压器以及单个电容器测量电压值。在有源式ECT中,作为一次电流采样传感头的元件有传统的电磁式电流互感器、分流器和Rogowski线圈等。20世纪90年代以来,无源式电子互感器在实用电子式互感器的开发及应用状况由于电子式电流互感器具有多方面的优点,国外对于电子式互感器的研究已有30多年的历史,投入了较大的人力物力,不断推进电子式互感器的发展,相关行业的一些大公司已经迈向产品化,市场化的道路。ABB公司作为国际上提供标准化光学电流和电压传感设备的领先者之一,已研制出多种无源电子性方面显示出优势,受到了人们的重视,各国学者在供能方式、信号调制方式以及提高系统测量准确度等方面进行了大量的研究和实验,并有现场挂网的经验,国外一些知名大公司已有市场化的产品。     

南京新宁光电自动化有限公司OET700系列数字式光电互感器

OET700系列数字式光电互感器是采用罗戈夫斯基线圈和电感分压器，输出数字量或模拟量，供电气测量仪器和继电保护装置使用的交流电流电压互感器。符合IEC60044-7、IEC60044-8、GB1207-1997、GB1208-1997和GB16847-1997及顾客特殊要求。OET700主要特点性能优(1)光电电流互感器采     

电子式电压互感器暂态特性仿真与研究

从基于电容分压的电子式电压互感器(ECVT)的工作原理入手,介绍了该互感器的基本构成,着重分析了ECVT的暂态特性,并以单相220 kVECVT的基本特性为建模参数,利用OrCAD仿真其暂态特性并量化了二次分压电阻的阻值范围。仿真结果表明,通过合理选择二次分压电阻,可以修正ECVT的暂态特性,解决了ECVT暂态过程中出现的短路和重合闸问题。实验数据证实,所研制的220 kV ECVT阻值确定在10 MΩ等级暂态特性最佳,达到了测量0.5级和保护3P级准确度设计要求,满足IEC60044-7《电子式电压互感器》标准要求。     

倒立式SF6同轴电容高压电子式电压互感器

针对目前类似多级电容串联分压结构的电子式电压互感器的不足之处,设计了一种新型的电子式电压互感器。该互感器采用传统倒立式SF6互感器的绝缘结构,通过在高压电极和地电极之间构造中间同轴电极形成SF6同轴分压电容,检测SF6同轴电容的电容电流iC即可获得高压侧被测电压大小。该互感器的主要特点是利用高压壳体与接地金属屏蔽罩的双重屏蔽作用,有效地提高分压电容的抗外界杂散电场干扰能力和稳定性。该文对位置、温度、压力等影响同轴电容大小的因素进行了仿真计算。在国网电力科学研究院对研制的高压电子式电压互感器进行了型式试验。仿真和试验结果表明,该电子式电压互感器准确度达到了IEC 60044-7规定的0.2级精度要求。     

基于电阻分压的10kV电子式电压互感器

基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响.从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响;利用Ansoft软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析,并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计.在理论分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并进行了准确度测试.测试结果表明,设计的10kV电子式电压互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级.     

数字式光电电流/电压互感器

概述了数字式光电电流/电压互感器的优点，把数字式光电互感器分为两大类：有源电子式光电电力互感器、无源全光型光电电力互感器，并分别介绍了有源电子式光电电力互感器、无源的Faraday磁光效应光学电流互感器、Pockels电光效应电压互感器、Kerr电光效应光学电压互感器及逆压电效应光学电压互感器的测量原理，最后介绍了当前国内外的数字式光电电流/电压互感器。     

电子式互感器与继电保护接口的实现

为了使继电保护装置尽可能应用能解决长期困扰继电保护的互感器饱和及暂态准确度不高等难题的电子式互感器,以光学电流互感器(OCT)为例,根据电子式电流互感器标准IEC60044 8 及变电站通讯网络和系统协议IEC61850,设计了OCT与继电保护装置的接口方案,介绍了硬件结构及软件流程,并利用测试软件对该接口方案进行了实验。实验结果表明,该接口能很好地完成电子式互感器与继电保护装置之间的通讯功能。     

极端情况下电子式电流互感器防护措施

在遭受过电压、过电流等极端情况时,电子式互感器易受冲击而导致性能下降或损坏。以一种有源电子式电流互感器为例,介绍了其在极端情况下的各环节,如LPCT(低功率电流互感器)、Rogowski线圈、高压侧电源系统和高压侧信号处理电路等的防护问题,并给出了相应的措施及其设计依据。对防护措施引入的误差进行了分析,指出通过选择合适的标称电压,可以减弱防护器件性能对测量准确度的影响。型式试验结果表明,采用该措施的一种电子式电流互感器满足IEC 0.2级要求,验证了所提出措施的有效性。     

光电互感器二次侧计量输出接口的实现

研制了一种采用 C32 CS型浮点数字信号处理板及数字信号处理编程算法的光电互感器二次侧计量输出接口。该接口设计简单 ,易于实现 ,适应于基于 Pockels电光效应的光学电压互感器、基于 Faraday磁光效应的光学电流互感器及基于其它原理的光学电压、电流互感器。实验结果表明其测量精度满足 IEC6 0 0 44 - 7电子式电压互感器标准 (试用版 )及 IEC6 0 0 44 - 8电子式电流互感器标准 (试用版 )的要求。     

新型高电压测量装置——数字光电式串联感应分压器的研制

笔者研制了一台220kV数字式串联感应分压器。这是一种数字量输出型电子式电压互感器,是用来测量交流高压输电系统的电压并向测量仪表和保护装置提供信号的装置。数字式串联感应分压器由若干个不饱和电感器串联而成。介绍了装置的原理、结构和技术条件,还列出了试验项目和结果。结果表明,该设备能满足IEC60044-7的要求,准确度能达到0.2级,可用于高压电力系统。     

闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究

介绍了一种电力输变电网络适用的光纤电流互感器,给出了一种基于DSP+FPGA的数字闭环信号检测方法,分析了互感器光路系统主要误差源及其相应抑制措施。依据电子式电流互感器标准IEC 60044-8,设计了互感器样机的各种准确度实验。实验结果表明:在-40～60℃范围内,样机对直流和交流电流的测量变比误差均小于±0.2%;室温条件下,直流电流测量变比误差小于0.1%,系统相位延迟约129.6′;工频电流15次以内谐波测量准确度优于0.2%,51次以内优于0.5%。研制的光纤电流互感器样机计量精度已经达到实用化要求。     

电子式互感器相位补偿技术

相比于传统的电磁式电流、电压互感器,电子式电流和电子式电压互感器具有光纤系统绝缘性好、抗干扰能力强、精度高、无磁饱和与铁磁谐振问题等优点。特别在已建或者在建的数字化变电站、智能化变电站中应用比较广泛。本文通过对电子式互感器原理的介绍,得知电子式互感器采集数据时,相位偏差。数字积分器技术较模拟积分器具有绝对的优势,可以补偿相位。基于理论推导和分析梯形积分算法的幅频特性,并用Matlab仿真验证相位补偿效果。最后基于FPGA,实现了梯形算法数字积分器,通过仿真验证,得出本文设计的数字积分器满足IEC 60044-7/8电子式互感器0.2级精度标准,具有一定的实用性。     

电子式互感器数字输出特性与通讯技术

介绍了国际电工委员会标准IEC60044-8《电子式电流互感器》中规定的电子式互感器数字输出接口的特性,并用以太网络通讯方法实现这一功能。     

光学电流互感器相位误差的分析

基于矩阵光学理论的数学分析 ,推导出光学电流互感器 (OCT)光电转换后输出电压信号的数学表达式 ;分析了OCT的相位误差来源及误差 ,论证出若两路电压信号的相差在 1 80°± 2 5 6°内 ,能达到IEC6 0 0 4 4 - 8标准对 0 .2级OCT的相位准确度的要求 ,否则 ,应采取相位补偿措施 ,将数字移相技术用于OCT中 ,满足IEC的要求     

Rogowski线圈电流互感器的全数字化设计

Rogowski线圈电流互感器是一种新型电子式电流互感器。与传统的电流互感器相比,它具有动态范围大和测量频带宽的特点,但它的温度特性、长期稳定性不及传统互感器。全数字化设计旨在更进一步提高互感器的性能,它包括数字积分、数字传输、数字化处理和数字输出4个部分。即除了传感头以外,互感器的其余部分均为数字形式。对全数字化设计的Rogowski线圈电流互感器进行了准确度试验和数字输出接口试验。试验结果表明,该数字化设计满足IEC标准关于0.2级互感器的精度要求以及数字输出的相关要求。