摘要：随着电力系统朝着自动化、智能化和数字化方向的发展，传统的电磁式电流互感器因自身传感机理限制很难满足电力系统发展要求。电子式高压电力互感器取代传统的电磁式互感器已成为发展的必然趋势。笔者论述了电子式高压电力互感器的研究意义，归纳提出了电子式高压电力互感器在电力系统中的应用。
关键词：电子式高压电力互感器；电力系统；运用
1 对电子式高压电力互感器进行研究的价值所在
在对于电力系统的安全运行以及成本控制的研究过程当中，增加高电压、大电流的精确测量具有十分重要的意义。可以这样说，对各种电压、电流值的精确测量是对电力系统安全运行研究的基础。电力互感器主要包括电压互感器以及电流互感器两个部分的内容，它在电力系统当中承担着电能计算以及获取继电保护信息的重要职能。但是在现在的条件下，发电以及输变电容量处于不断增加的状态，电网电压也在不断升高，这就对电流以及电压互感器的性能和功能等提出了更大的要求。传统的电磁式电力互感器由于自身存在的缺陷，已经难以满足现代电力系统的要求，表现在如下几点：（1）电磁式电力互感器自身的绝缘设置十分复杂，体积较大，不易安装和管理，而且造价较高，特别是在超高压电力系统当中运用时，需要满足大短路容量的动稳定以及热稳定的要求，就导致电磁式电力互感器必须要被新的互感器设备所取代[1]。（2）传统互感器在对稳态电流进行测量时，其展现出来的线性度特征是非常稳定的。但是由于线路中暂态时会存在直流电流，电流互感器在这种情况下，会出现饱和的状态，一旦饱和，那么就无法精确地测量出稳态电流。（3）电压互感器在运行过程当中，会因为电力系统当中某些因素的影响，导致出现铁磁谐振，对设备造成严重的损坏。（4）由电流、电压互感器等引至二次保护控制设备的电缆是电磁干扰的重要耦合途径。（5）电磁式电力互感器在实际运行当中，会采用油浸纸来对一些易燃易爆物绝缘。这样就导致存在较大的不安全因素。（6）电磁式电力互感器在进行二次侧输出的过程当中，对于电力系统负荷的影响要求较高，如果在二次侧输出当中，承载的负荷较大，那么就大大影响测量的准确值。
2 电子式高压电力互感器在电力系统中的运用
2.1 保护继电
（1）对电力系统当中的硬件设备、软件设备产生影响。电磁式互感器在实际运行当中的模拟输出信号需要经过一系列的转化工作才能传输到继电保护等二次装备当中。电子式互感器则有很大的不同，它在输出信号时是一种数字化的状态，不仅能够有效降低成本，而且能够提高设备的可靠性。运用电子式互感器时，继电保护以及监控装置能够直接在数字接口处，接受由互感器输出的数字信息。从目前的市场情况来看，许多相关店铺都出售数字式继电保护以及测控装置，能够为电子式互感器提供有效的硬件设备。电子式互感器有一个十分明显的优势就在于能够为保护提供支撑，其中的测量功能能够实现有效的保护。而且在发生故障以及断路器预分合时，还能准确记录当时的波形情况[2]。（2）对差动的保护。在差动保护中，由于电磁性电流互感容易饱和而导致线路差动保护误动，对其所采取的差动保护抗CT饱和措施容易致保护算法和数据进一步的复杂，可靠性也随之降低。随着科技的发展，现在的电子式电流互感器已具有了无磁饱和等优点，因此，在差动保护中可以使相应的动作数据大大被简化，快速性和可靠性也得到很大的提高，差动保护比率自动的动作定值和比率制动系数也得到了进一步的降低，在这些基础之上，差动保护的灵敏性得到提高。在采用传统的电流互感器时，若母线的区外线路短路，而在母线上连接的故障支路的CT出现饱和状态，很容易诱发母线保护误动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于电子式电流互感器具有高保真传变特性，其能够为瞬时值母线差动以及快速母线差动保护提供保护条件，不但能够使母线差动的判据得到大量的简化，还能够快速提高母线保护的可靠性和快速性。
2.2 数据调制传输
混合电子式互感器要利用光纤完成从高压端到低压端的数据传输，调制方式的选择依据为：①是否满足低功耗设计的要求；②是否可以保证工作的精度和稳定性；③是否满足标准化接口的要求。人们曾经提出的调制方案有：相位调制、波长调制、强度调制、颜色调制、频率调制以及A/D转换等。前4种方案属于模拟调制，相位调制和波长调制利用逆压电效应进行调制，高压端不需要电源，但同光学互感器一样，测量精度受温度、振动和环境因素等的影响，强度调制是将电压信号转换成光强信号传递，结构简单、价格低廉，但测量精度低；颜色调制是光强调制的改进型，利用电压颜色转换器（如液晶）调制信号，该方法灵敏度好于强度调制。后两种方案属于数字调制。频率调制是较早期的方案，利用压频变换器进行信号调制，具有良好的抗干扰能力和温度稳定性，缺点是功耗较大，等效分辨率低。A/D转换稳定性好，准确度高，低功耗器件多，是目前普遍采用的方案。现阶段A/D转换方案需要解决的问题有：如何保证数据传输的可靠性、如何满足低功耗设计的要求及如何协调数据传输中的时序。
2.3 电子式互感器在数字化变电站中的应用
准确的电流/电压动态测量，可以为提高电力系统录波、测距和定位的准确性和可靠性奠定测量基础。电子式互感器是数字变电站和数字化电力系统的测量来源。目前研究较为成熟并投入变电站运行的主要是有源电子式互感器，应用场合主要有高压直流输电、SF6气体绝缘开关（GIS）及中低压开关柜等。无源光电互感器因其一次侧光学电流、电压传感器无需工作电源，具有较大的优势，但光学传感器的制作工艺复杂，稳定性及一致性不易控制，因此有源电子式互感器有望首先得以推广应用[3]。日本1000kV特高压试验场就应用了电子式互感器技术。国内已有数十个应用了电子式互感器的数字化变电站成功运行，如：在太行山区35kV变电站运行的OCT（光学电流互感器）和在黑龙江黑河市110kV变电站运行的OCT（光学电流互感器）等，这将给国内乃至国际变电站的自动化运行和管理带来深远影响和变革，具有非常重大的技术和经济意义。（1）在技术上，提高设备的安全性和可靠性；避免信号传输和处理带来的附加误差，提高保护、测量和计量系统的精度；减少自动化设备数量，简化二次接线，提高系统的可靠性；设备具有互操作性，可以实现信息在运行系统和其他支持系统之间的共享。（2）在经济上，不再敷设大量电缆和二次光纤接线，缩短工程周期；减少通道重复建设和投资，方便变电站的扩建及自动化系统的扩充；减少投运时间及设备的退出次数和退出时间，提高设备的使用效率，方便设备的维护和更新，减少变电站寿命周期内的总体成本。
总结：
电子式互感器的应用，能够实现电力系统的准确化测量、光纤化传输以及数字化输出，能够实现大范围电网动态观测，进一步加强继电保护的安全性，在现阶段的电力系统中具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]李海将.电子式高压电力互感器在电力系统中的运用[J].科技创新与应用，2016（31）：210.
[2]段桂英.电子式互感器在电力工程中的应用[J].低碳世界，2017（28）：49-50.
[3]谢秋明.电子式互感器在数字化变电站中的应用研究[D].上海交通大学，2014.
论文作者:刘晓健
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
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