摘要：随着光纤传感技术、光纤通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛。电子式互感器就是其中之一。电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点，将在数字化变电站中广泛应用。根据作者的工作经验，将电子式互感器和常规互感器做一个对比分析，可以使我们更快速的了解电子式互感器的特点。
关键词：电子式互感器；常规互感器；原理
1、电子式互感器概述
随着电力系统的发展，发电和输变电的容量不断增加，为了减小变电站的占地面积和建设空间，提高电力系统的自动化程度，现阶段设计的电流互感器需要满足“智能化、数字化、一体化、光纤化”的要求。智能化是指增加网络和微机在电气测量中的运用，赋予互感器一定的自我判断和识别能力，主要通过在外围的电路上作一些改进及在软件上进行优化。数字化是指要尽量减少传统的模拟信号指针式读数盘的使用，采用数字式的仪表，减小测量中因读数不准而引起的人为误差。一体化是指将多相电流互感器甚至是多相电流互感器和电压互感器做成成套设备，这样可以减少一次设备的体积，节约大量的人力、物力。光纤化是指在测量系统中，采用光纤传输信息，消除电磁场对测量结果的影响。针对目前电力系统的发展趋势可以预测，在不久的将来，新型实用电子式互感器将取代传统的电磁式互感器，电子式电流互感器就是其中的代表，它完全可满足上述的要求。
2、电子式互感器与常规互感器对比的优点
2.1电子式互感器高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能，不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题。
常规互感器的被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题。绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。电子式互感器将高压侧信号通过绝缘性能很好的光纤传输到二次设备，消除了磁饱和及铁磁谐振现象，从而使互感器运行暂态响应好、稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。这使得其绝缘结构大大简化，电压等级越高其性价比优势越明显，实现了高低压的彻底隔离，安全性和可靠性大大提高。
2.2抗电磁干扰性能好，低压侧无开路高压危险
电子互感器的高压侧和低压侧之间只存在光纤联系，信号通过光纤传输，高压回路与二次回路在电气上完全隔离，互感器具有较好的抗电磁干扰能力，低压侧无开路引起的高电压危险。
常规电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路危险。
2.3动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽
电磁式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，同一互感器很难同时满足测量和继电保护的需要。电子互感器有很宽的动态范围，可同时满足测量和继电保护的需要，还可以进行电网电流暂态、高频大电流与直流的测量。
2.4数据传输抗干扰能力强
常规互感器传送的是模拟信号，电站中的测量、控制和继电保护传统上都是通过同轴电缆将电气传感器测量的电信号传输到控制室。这种传统的结构不可避免地会受到电磁场的干扰。
2.5没有因充油而潜在的易燃、易爆炸等危险，而非常规互感器的绝缘结构相对简单，一般不采用油作为绝缘介质，不会引起火灾和爆炸等危险。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.6体积小、重量轻
电子式互感器无铁芯，其重量较相同电压等级的常规互感器小很多。
综上所述，电子式互感器以其优越的性能、适应了电力系统数字化、智能化和网络化发展的需要，并具有明显的经济效益和社会效益，对于保证日益庞大和复杂的电力系统安全可靠运行并提高其自动化程度具有深远的意义。
3、电子互感器分类
3.1有源电子式互感器
有源电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号，对于电流互感器采用Rogowski线圈，对于电压互感器采用电阻、电容或电感分压等方式。有源电子式互感器的高压平台传感头部分具有需电源供电的电子电路，在一次平台上完成模拟量的数值采样（即远端模块），利用光纤传输将数字信号传送到二次的保护、测控和计量系统。有源电子式互感器又可分为封闭式气体绝缘组合电器（GIS）式和独立式，GIS式电子式互感器一般为电流、电压组合式，其采集模块安装在GIS的接地外壳上，由于绝缘由GIS解决，远端采集模块在地电位上，可直接采用变电站220kV/110 kV直流电源供电。独立式电子式互感器的采集单元安装在绝缘瓷柱上，因绝缘要求，采集单元的供电电源有激光、小电流互感器、分压器、光电池供电等多种方式，实际工程应用一般采取激光供电，或激光与小电流互感器协同配合供电，即线路有流时由小电流互感器供电，无流时由激光供电。对于独立式电子式互感器，为了降低成本、减少占地面积，一般采用组合式，即将电流互感器、电压互感器安装在同一个复合绝缘子上，远端模块同时采集电流、电压信号，可合用电源供电回路
3.2无源电子式互感器
无源电子式互感器又称为光学互感器。无源电子式电流互感器利用法拉第（Faraday）磁光效应感应被测信号，传感头部分分为块状玻璃和全光纤2种方式。无源电子式电压互感器利用Pockels电光效应或基于逆压电效应或电致仲缩效应感应被测信号，现在研究的光学电压互感器大多是基于Pockels效应。无源电子式互感器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。无源电子式互感器利用光纤传输一次电流、电压的传感信号，至主控室或保护小室进行调制和解调，输出数字信号至MU，供保护、测控、计量使用。无源电子式互感器的传感头部分是较复杂的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，例如温度、震动等，影响其实用化的进程。
4、有源式互感器与无源式互感器的比较
有源电子式互感器的关键技术在于电源供电技术、远端电子模块的可靠性、采集单元的可维护性。基于传统互感器的运行经验，可不考虑Rogowski线圈和分压器（电阻、电容或电感）故障的维护。GIS式电子式互感器直接接人变电站直流电源，不需要额外供电，采集单元安装在与大地紧密相连的接地壳上。这种方式抗干扰能力强，更换维护方便，采集单元异常处理不需要一次系统停电。而对于独立式电子式互感器，在高压平台上的电源及远端模块长期工作在高低温频繁交替的恶劣环境中，其使用寿命远不如安装在主控室或保护小室的保护测控装置，还需要积累实际工程经验；另外，当电源或远端模块发生异常、需要维护或更换时，需要一次系统停电处理。无源式电子式互感器的关键技术在于光学传感材料的稳定性、传感头的组装技术、微弱信号调制解调、温度对精度的影响、震动对精度的影响、长期运行的稳定性。但由于无源电子式互感器的电子电路部分均安装在主控室或保护小室，运行条件优越，更换维护方便。有源或无源电子式互感器的应用，均大大降低了占地面积，减少了传统互感器的二次电缆连线，是互感器的发展方向。无源电子式互感器可靠性高、维护方便，是独立安装的互感器的理想解决方案。
结语：数字智能电网改造与建设已是大势所趋，并且电子式互感器的应用也将成为智能电网一个未来发展趋势。在电网自动化升级改造中，智能开关设备与光电式互感器机电一体化设备的研发与应用，使智能电网迎来了数字时代。
参考文献：
[1]胡伟曦,谭建成.电子式互感器原理及关键技术综述[J].电气开关, 2018(03).
[2]骆晓清,孟庆亮.电子式互感器校准方法和校准系统研究[J].广西电力, 2019(01).
论文作者:张梦婷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/30