（国网西宁供电公司 青海西宁 810003）
摘要：针对一次设备智能化，研究电子式互感器的发展，分析对比、归纳其应用特点，对电子式互感器的发展过程、现状、工作原理、基本结构等基础问题进行简要分析和研究，并完成不同种类的电子式互感器的性能比较。
关键字：电子式互感器 工作原理 继电保护 合并单元
1 电子式互感器概况
1.1 电子式互感器的定义及分类
不论是有源还是无源电子式互感器,其工作原理均为将数字信号输人至合并单元，经过合并单元的重新分配，通过光纤或尾纤传输至保护、测控或其他间隔层装置，实现采样值数据的自由配置和共享。
有源电子式互感器采用的依旧是电磁感应原理，只是取消了铁芯，改用空心线圈，从而使互感器不易饱和，传感线性度比较好。电压互感器采用分压原理将高电压变为低电压，实际中二次侧的采样值仍然是模拟量，再通过互感器的信号调理电路将模拟信号转换为数字信号。
电子式互感器包括电子式电流互感器、电子式电压互感器两大类。而电子式电流互感器根据其一次传感头部分是否需要供电，又分为有源电子式电流互感器和无源电子式电流互感器两类。
2 电子式互感器的应用现状及特点
随着电子式互感器技术的日趋成熟，电子式在不同电压等级的部分变电站中得到了应用。在110kV及以下变电站中，电子式互感器已在几年前投入了运行；在220kV及以上变电站中，逐步由电子式互感器与常规互感器并列挂网运行过度至电子式互感 器单独使用并投入运行。与传统电磁式互感器相比，电子式互感器主要有以下特点：
(1)电子式互感器无铁芯，可从实现原理上避免磁路饱和、铁磁谐振等问题，提高采集精度，运行暂态性能好，系统可靠性高；
(2)频率响应宽，在很宽的动态范围内能够保持良好的线性，可有效进行高频大电流的测量，基于光学原理的电子式电流互感器还可进行直流的测量，可以同时用于计量和保护；
(3)没有电磁式互感器因采用油绝缘而导致的易燃易爆等缺陷，二次信号通过光纤传输，也没有电磁式互感器二次侧TA开路和TV短路等危险；
(4)二次侧信号通过光纤传输，在电气上完全隔离，也没有电缆传输方式的电磁干扰问题，二次侧也不存在开路引起的高电压危险；
(5)绝缘结构简单，一次高压与二次设备通过光纤连接，无电磁式互感器的绝缘问题；光纤绝缘性能良好，一次侧信号通过光纤传输到二次设备，简化了设备的绝缘结构同时也克服了信号远距离传输的问题；
(6)体积小、重量轻、造价低，随着电压等级的升高这些优势更加明显；
(7)二次侧可直接输出数字信号与其他智能电子设备接口，满足数字化变电站的要求。
3 电子互感器对变电站智能化的影响
3.1 对智能电子装置的影响
电子式互感器的发展及应用解决了变电站智能化发展过程中的“瓶颈”问题，加快了智能化变电站的发展，对智能变电站的建设产生了重大的影响。具体表现在以下几个方面：
简化了智能电子装置（IED）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；
消除了电气测量数据传输过程中的系统误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不受负载影响，系统误差仅存在于传感头自身；
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；
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；
数字化电气量测系统具有较大的动态测量范围，采用非常规互感器可实现装置集成化应用；
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。
3.2 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体现在：
l)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。
2)不存在绝缘电阻问题，无需测试回路的绝缘电阻。
3)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。
4)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。
5)传统的互感器受容量限制。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，不存在容量要求限制。
6)非常规互感器不存在CT饱和及断线问题，而原来的保护装置对于CT断线和饱和均有不同的检测原理和相应的闭锁逻辑，该部分程序内容可省略，也就减少了现场针对CT断线和饱和的试验项目。
3.3 对继电保护的影响
促进保护新原理的研究，传统的CT由于频响范围较窄而不能完全再现一次电流波形，而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。
为保护提供新的功能。由于无源电子式互感器的动态范围大，正常和故障时均可较准确反映一次大电流的值，因此许多测量的功能可在保护中实现。
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。同时，电子式互感器的使用将对计量系统带来全新的发展机遇。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。
4 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，与电磁式互感器在实现原理上有很大的不同，其可靠性也会呈现出一些新特点，因此可靠性有可能成为制约电子式互感器迅速发展的一个重要因素，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，在多个变电站中，三种不同的电子式互感器交叉使用，目的是为今后的推广应用提供实践经验。而在 2011年后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:李瑞芳
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/23
标签：互感器论文; 电子论文; 变电站论文; 无源论文; 信号论文; 设备论文; 电流论文; 《电力设备》2016年第2期论文;