（国网青海省电力公司经济技术研究院 青海西宁 810000）
摘要：变电站智能化设计是智能电网的重要组成部分。智能化变电站的设计需要可靠的测量和准确的数据，电子互感器是基于测量的理想测量装备，符合未来智能变电站的发展要求。因此，本文具体分析了电子互感器的关键参数以及其对变电站智能化设计的影响。
关键词：电子互感器；关键参数；变电站；智能化
一、电子互感器使用中应注意的关键参数分析
（1）环境温度对电子式互感器的影响
在电子式互感器光学器件方面，对于磁光玻璃电子式电流互感器而言，其传感部件verdet常数随温度变化较大；全光纤电流互感器本体的verdet常数随温度变化较小，但光纤内的线性双折射对温度变化是十分敏感的，从而将影响其测量准确度及精度。在电子式互感器电子器件方面，A/D转换器件、电容等的电气参数也会随着温度的变化而发生偏移。
（2）电磁兼容对电子式互感器的影响
在电子式互感器分类中，无源式互感器的主要优势就在于其电磁兼容性能优秀，但无源式电子式互感器的技术难度、制造工艺及造价等均明显高于有源式互感器，且目前无源式互感器仅有电流，无电压式，小负荷时的测量精度是难以保证的，这些都限制了其在变电站中的大规模实际应用。
（3）震动对电子式互感器的影响
在光学器件方面，外部震动或应力会导致电子式互感器中光学器件内的线性双折射，这将降低电流测量灵敏度，并使整个传感头的灵敏度随偏振面方位的改变而周期性改变。对于导体位置的震动，对于空心线圈的测量精度也存在一定的影响。
（4）电子式电流互感器小电流测量问题
光学电子式互感器由于存在白噪声的影响，会导致其一次电流值为零，合并单元数字量输出非零。该问题主要出现在全光纤原理的电流互感器，是由于互感器白噪声对测试结果的干扰所造成。从噪声机理和试验中发现，对测量准确度影响较大的噪声大多数集中在几百Hz范围内，且由于产品在设计和制造工艺上的区别，也可导致误差结果的差异性。
（5）电子式电压互感器的频率响应特性
对于电容分压原理的电压互感器而言，其在频率响应特性方面不优于电磁式电压互感器，但出于可以避免铁磁谐振的考虑，在22k0v及以上电压等级广泛采用。基于电容分压原理的电子式电压互感器在造价方面与常规互感器大致相同，频率响应特性也与电容式电压互感器相当。现阶段，造价是限制电子式电压互感器技术发展的主要原因。
（6）传感器电源供电方式对互感器的影响
在一次传感器供电方式方面，对有源式电子互感器的影响主要针对独立支柱电子式互感器的一次传感器，组合电器及罐式断路器配套的有源式电子式互感器不存在相应问题，为开关设备本体供电方式。
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二、电子互感器对变电站智能化设计的影响
(一)对智能电子装置的影响
首先，简化了智能电子装置的结构。电子式互感器送出的是数字信号，可以直接为数字装置所用，省去了这些装置的数字信号变换电路，即省去了采样保持、多路开光、A/D 转换等装置。其次，消除了电气测量数据传输过程中的系统误差。不受负载影响，系统误差仅存在于传感头自身。再次，一、二次完全隔离，开关场经传导、感应及电容藕合等途径对于二次设备的各种电磁干扰将大为降低，可大大提高设备运行的安全性。然后，一次变换设备的负载不再是设计中需要考虑的因素，由负载引起的信号畸变等问题也将成为历史。最后，完全的分布式布置，分布式方案就是将屏柜放在主设备边上，应用电子式互感器后，即可以将这种就地数字化技术应用到所有一次设备上，二次设备大大简化。
(二)对二次回路的影响
电子式互感器直接采用光缆传输电气信号，使得电缆沟和电缆大为减少，并可以促进间隔内的控制和保护，使得变电站更加紧凑，寿命成本大大降低，提高安全运行水平，具体对于二次回路的影响。光缆本身不存在极性问题，因此，无需校验电流或电压互感器的极性，极性仅仅由安装位置决定。而且，传统互感器采用的是电信号传输方式，任何电路的交叉或错接将使保护装置无法正常工作，采用非常规互感器后，数据的传输均带有标一记，确保不会使用错误的数据，无需进行二次回路接线检查，减少了原来繁重的查线工作。由于取消了电通道信号传输，整个二次光缆传输回路是完全绝缘的，没有接地的要求，减少了现场查接地的工作量。同时，采用非常规互感器后，将数据传输到采样值网络，智能单元可以直接从采样值网了获取所需要的数据，可满足使用需求。非常规互感器不存在CT饱和及断线问题。
(三)对继电保护的影响
无源电子式互感器测量的频响范围宽，能够真实地反映一些高频信号，可以为暂态量保护提供可靠的数据，从而促进它的发展。电子式互感器的精度及同时性将为采样值差动原理等带来新的发展。
简化了继保的设备，目前电力系统中广泛应用以微机为基础的数字保护，不需要大功率驱动，只需弱电信号就可以了。因此采用电子式电流互感器不必经过电量变送器等设备，就可以将大电流变换为微机保护所要求的电流信号。电子式电流互感器的模拟输出省去了继电保护的小型电流互感器，数字输出省去了继电保护的模数转换模块。
提高继电保护的可靠性，CT饱和一直是影响保护正确动作的重要因素。由于无源电子式互感器不含铁芯，它在一次大电流下不会饱和，在大的动态范围内能保持良好的线性，因而其二次侧能正确地反映一次电流的值。
提高现场的安全性进出无源电子式互感器的都是光信号，因此二次侧开路时不会产生危险的高电压，保证了现场人员的安全和设备的可靠性。此外，电子式互感器对于计量系统、通信系统也有相应的影响。电子式电流互感器的测量精度高，测量范围宽，输出数字信号更方便与数字电能表接口，可动态显示和存储电能、有功无功功率等参数。电子式电流互感器更容易满足电力系统精确计量的要求。另外，电子式互感器具有数字输出、接口方便、通信能力强的特性，其应用将可以解决二次接线复杂的现象，实现真正意义上的信息共享，并具有灵活的扩展性和自适应性。
三、小结
电子式互感器是支撑智能变电站发展的关键技术，各项性能要远远优于常规互感器，但是全部存在运行时间短、经验不足的问题，距离产品的大规模推广应用，仍然存在一定的差距。
（1）可靠性问题。电子式互感器采用了一些光学器件和电子器件等相对易耗元件，罗式线圈电子式互感器抗干扰能力、寒冷地区电子元器件的运行稳定性等，仍是进一步研究的课题。
（2）长期运行稳定性问题。无源电子互感器长期运行后，可能存在发光源器件发光强度下降、温度老化、光传输环节引起偏振角变化等问题，造成测量精度下降和存在偏差。有源式电子互感器工作电源的长期稳定性，电子元器件在温差变化较大环境下运行寿命和故障率，也是决定电子式互感器推广的关键因素。
目前在实际工程应用中，对电子式互感器的应用采取了比较谨慎的态度。试点工程中，几乎全部采用了电子式互感器，而在 2011年大规模应用的智能变电站中，几乎全部采用了常规互感器。主要原因就是电子式互感器长期运行稳定性、可靠性尚未得到验证。
论文作者:张博,刘乐安
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/9/30
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