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摘要:近年来,随着光纤传感、光纤通信技术的迅猛发展,光电技术在电力系统中的应用也越来越广泛。电子式互感器就是其中之一。电子式互感器是智能变电站的关键设备,经过多年的发展,已出产了多种类型。本文通过对电子式互感器优势分析,总结了其特性及影响因素,并对其市场前景及经济效益做了展望。
关键词:电子式互感器;电力系统;优势;经济效益;分析
电子式互感器是光纤传感技术及光纤通信技术在电力系统中的具体应用。电子式互感器体积小、重量轻、频带宽、抗电磁干扰性好、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点,必将在智能化、数字化变电站中得到广泛应用,电子式互感器必将是将来的趋势,具备很好的发展前景。同时光纤传感器和光纤通信网固有的抗电磁干扰性能,在恶劣的电站环境中更是显示出了无与伦比的优越性,光纤系统取代传统的电气系统是未来电站建设与改造的必然趋势。
一、电子互感器分析优势
1.1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。
电磁式互感器的被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合,绝缘结构复杂,其造价随电压等级呈指数关系上升。非常规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,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。非常规互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具,实现了高低压的彻底隔离,不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次回路开路给设备和人身造成的危害,安全性和可靠性大大提高。
1.2抗电磁干扰性能好,低压侧无开路高压危险
电磁式电流互感器二次回路不能开路,低压侧存在开路危险。非常规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。
1.3数据传输抗干扰能力强
电磁式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。当多個不同的装臵需要同一个互感器的信号时,就需要进行复杂的二次接线,这种传统的结构不可避免地会受到电磁场的干扰。而光电式互感器输出的数字信号可以很方便地进行数据通信,可以将光电式互感器以及需要取用互感器信号的装臵构成一个现场总线网络。实现数据共享,从而节省大量的二次电缆;
二、电子式电流互感器和电子式电压互感器的原理和特点:
电子式电流互感器采用罗哥夫斯基线圈或轻载线圈,电子式电压互感器采用电阻分压、阻容分压的新原理,电子式电流电压组合互感器汇聚了上述两种产品的全部优点,既采用罗哥夫斯基线圈(或轻载线圈)及电阻分压、阻容分压相结合的新原理,完全可替代互统的电磁式电流电压互感器,将给电力测量和保护领域带来革命性的变革。电子式电流电压互感器二次部分采用新型的电子元器件,并采用先进的电磁兼容设计,可直接与数字化仪表和智能综合测量保护装置及计算机相连,较好的解决了计算机技术对电流电压完整信息进行全过程数字化处理的要求,进而完成对电网电气设备进行在线状态监测、控制和保护。相较传统的电流、电压互感器,本项目产品具有不含铁芯(或含小铁心)、没有磁饱和、频带宽、动态测量范围大、测量准确度高、测量保护范围内完全线性、传输性能好等优点,且体积小、重量轻。特别是电流互感器二次开路不会产生高电压,二次几乎工作在开路状态,电压互感器二次短路不会产生大电流,也不会产生铁磁谐振,根除了电力系统运行中的重大故障隐患,保证了人身和设备安全。
三、技术创新性:
1、采用了特殊的参数调整工艺技术电子式电流电压传感器采用了特殊的参数调整工艺技术,设置了调整单元,可方便地调节二次输出的准确度,电流传感器测量范围在
50A-5000A内达到0.2S级、保护可达5P20级,电压传感器测量准确度达到0.2级、保护可达3P级,电流电压组合传感器测量和保护准确度分别可达电流传感器和电压传感器的相关技术指标;
2、先进的线路设计解决电力系统运行中的故障隐患问题
传感器内部和接口部分采用了先进的线路设计,电流传感器二次开路不会产生高电压,电压传感器二次短路不会产生大电流且不会产生铁磁谐振,根除了电力系统运行中的重大故障隐患,最大程度地保障了人身和设备的安全;
3、解决了与智能数字化处理设备相连接的问题不需要其它匹配转换单元,能直接将信号输出给计算机进行数据处理、与电子设备、各种不同的智能数字化处理设备相连接,实现计量、测量、保护、控制、状态监测的自动化,防止带电误操作故障发生;
4、采用先进的新技术解决测量与保护的兼容问题
本项目产品的接口采用先进的新技术,可同时输出小电压信号,很方便地与数字化仪器仪表和综合测量保护自动化系统相配套;并能真实、准确的反映电网一次电流电压信息,克服了传统电磁式互感器测量和保护不能兼容、绝缘结构复杂、安装检修不方便等缺点,填补了国内空白,达到国际同类产品的先进水。
5、先进的电磁兼容设计提高了系统的抗干扰性能
电力系统中的电磁干扰较严重,由于传感器输出是弱信号,干扰信号易于叠加到信号上,不仅带来测量误差,而且可能使保护系统误动作。因此,我们在设计中采用了双屏蔽同轴电缆传输低压信号,并进行了电磁兼容设计,采用了线路滤波技术和数字滤波技术,良好的复合型电磁屏蔽,以及合理的接地设计等措施,使传感器能在高电场、强磁场下可靠工作,提高了系统的抗干扰性能;
6、采用独特设计解决了测量范围,实现产品良好性价比
不含铁芯(或含小铁芯),不会饱和,频响范围宽,测量范围大,线性度好,一台电流传感器可满足50A-5000A电流的测量范围,大大降低了用户库存,减少了资金占用;
四、电子式互感器的市场前景及经济效益分析
电流电压互感器是电力系统中不可缺少的重要设备,其作用是按比例将输电线路上的高电压和大电流降到可以用仪表直接测量的标准数值,以便用仪表直接进行测量。传统的电力互感器(即ECT、EPT)由于自身存在电气绝缘性能差,动态范围小,易发生饱和等缺陷。电子式电流电压互感器(即ECT、EPT)采用新型传感原理,利用近年来发展起来的光电子,光通信、激光及微电子技术,能有效地克服传统电力互感器的缺陷,同时能以光数字信号输出,为电力系统的安全运行、节约成本、优化二次设备提供了坚实的基础。以电子式互感器和光纤通讯网为基础构成的数字化变电站已成为电力自动化技术发展最有前景的方向之一。
五、结束语
电子式互感器的应用是电力系统自动化技术发展的趋势,在不远的将来电子互感器必将因其优良的性能而得以推广应用。互感器是电力系统中大量使用的设备,每年我国生产的互感器的数量是十分巨大的,而且费用不会大幅增加。据分析,110kV电子式互感器的成本与传统的电磁式互感器的成本差不多。随着电压等级的升高,电子式互感器因绝缘简单而使其成本远小于电磁式互感器的成本。
参考文献:
[1] 郭志忠.电子式互感器评述[J].电力系统保护与控制,2008,36(15):1-5.
[2] 时德钢,刘 晔,张丽平,等.高电压等级电压互感器综述[J].变压器,2003,40(6):11-14.
[3] 吴涛,周有庆,曹志辉,等.新型中高压电子式电压互感器[J].电力自动化设备,2009,29(12):109-112.
[4] 李楠.电子式互感器研究与设计[J].电力自动化设备,2012,25(10).
关键词:电子式互感器;电力系统;优势;经济效益;分析
电子式互感器是光纤传感技术及光纤通信技术在电力系统中的具体应用。电子式互感器体积小、重量轻、频带宽、抗电磁干扰性好、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点,必将在智能化、数字化变电站中得到广泛应用,电子式互感器必将是将来的趋势,具备很好的发展前景。同时光纤传感器和光纤通信网固有的抗电磁干扰性能,在恶劣的电站环境中更是显示出了无与伦比的优越性,光纤系统取代传统的电气系统是未来电站建设与改造的必然趋势。
一、电子互感器分析优势
1.1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。
电磁式互感器的被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合,绝缘结构复杂,其造价随电压等级呈指数关系上升。非常规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,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。非常规互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具,实现了高低压的彻底隔离,不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次回路开路给设备和人身造成的危害,安全性和可靠性大大提高。
1.2抗电磁干扰性能好,低压侧无开路高压危险
电磁式电流互感器二次回路不能开路,低压侧存在开路危险。非常规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。
1.3数据传输抗干扰能力强
电磁式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。当多個不同的装臵需要同一个互感器的信号时,就需要进行复杂的二次接线,这种传统的结构不可避免地会受到电磁场的干扰。而光电式互感器输出的数字信号可以很方便地进行数据通信,可以将光电式互感器以及需要取用互感器信号的装臵构成一个现场总线网络。实现数据共享,从而节省大量的二次电缆;
二、电子式电流互感器和电子式电压互感器的原理和特点:
电子式电流互感器采用罗哥夫斯基线圈或轻载线圈,电子式电压互感器采用电阻分压、阻容分压的新原理,电子式电流电压组合互感器汇聚了上述两种产品的全部优点,既采用罗哥夫斯基线圈(或轻载线圈)及电阻分压、阻容分压相结合的新原理,完全可替代互统的电磁式电流电压互感器,将给电力测量和保护领域带来革命性的变革。电子式电流电压互感器二次部分采用新型的电子元器件,并采用先进的电磁兼容设计,可直接与数字化仪表和智能综合测量保护装置及计算机相连,较好的解决了计算机技术对电流电压完整信息进行全过程数字化处理的要求,进而完成对电网电气设备进行在线状态监测、控制和保护。相较传统的电流、电压互感器,本项目产品具有不含铁芯(或含小铁心)、没有磁饱和、频带宽、动态测量范围大、测量准确度高、测量保护范围内完全线性、传输性能好等优点,且体积小、重量轻。特别是电流互感器二次开路不会产生高电压,二次几乎工作在开路状态,电压互感器二次短路不会产生大电流,也不会产生铁磁谐振,根除了电力系统运行中的重大故障隐患,保证了人身和设备安全。
三、技术创新性:
1、采用了特殊的参数调整工艺技术电子式电流电压传感器采用了特殊的参数调整工艺技术,设置了调整单元,可方便地调节二次输出的准确度,电流传感器测量范围在
50A-5000A内达到0.2S级、保护可达5P20级,电压传感器测量准确度达到0.2级、保护可达3P级,电流电压组合传感器测量和保护准确度分别可达电流传感器和电压传感器的相关技术指标;
2、先进的线路设计解决电力系统运行中的故障隐患问题
传感器内部和接口部分采用了先进的线路设计,电流传感器二次开路不会产生高电压,电压传感器二次短路不会产生大电流且不会产生铁磁谐振,根除了电力系统运行中的重大故障隐患,最大程度地保障了人身和设备的安全;
3、解决了与智能数字化处理设备相连接的问题不需要其它匹配转换单元,能直接将信号输出给计算机进行数据处理、与电子设备、各种不同的智能数字化处理设备相连接,实现计量、测量、保护、控制、状态监测的自动化,防止带电误操作故障发生;
4、采用先进的新技术解决测量与保护的兼容问题
本项目产品的接口采用先进的新技术,可同时输出小电压信号,很方便地与数字化仪器仪表和综合测量保护自动化系统相配套;并能真实、准确的反映电网一次电流电压信息,克服了传统电磁式互感器测量和保护不能兼容、绝缘结构复杂、安装检修不方便等缺点,填补了国内空白,达到国际同类产品的先进水。
5、先进的电磁兼容设计提高了系统的抗干扰性能
电力系统中的电磁干扰较严重,由于传感器输出是弱信号,干扰信号易于叠加到信号上,不仅带来测量误差,而且可能使保护系统误动作。因此,我们在设计中采用了双屏蔽同轴电缆传输低压信号,并进行了电磁兼容设计,采用了线路滤波技术和数字滤波技术,良好的复合型电磁屏蔽,以及合理的接地设计等措施,使传感器能在高电场、强磁场下可靠工作,提高了系统的抗干扰性能;
6、采用独特设计解决了测量范围,实现产品良好性价比
不含铁芯(或含小铁芯),不会饱和,频响范围宽,测量范围大,线性度好,一台电流传感器可满足50A-5000A电流的测量范围,大大降低了用户库存,减少了资金占用;
四、电子式互感器的市场前景及经济效益分析
电流电压互感器是电力系统中不可缺少的重要设备,其作用是按比例将输电线路上的高电压和大电流降到可以用仪表直接测量的标准数值,以便用仪表直接进行测量。传统的电力互感器(即ECT、EPT)由于自身存在电气绝缘性能差,动态范围小,易发生饱和等缺陷。电子式电流电压互感器(即ECT、EPT)采用新型传感原理,利用近年来发展起来的光电子,光通信、激光及微电子技术,能有效地克服传统电力互感器的缺陷,同时能以光数字信号输出,为电力系统的安全运行、节约成本、优化二次设备提供了坚实的基础。以电子式互感器和光纤通讯网为基础构成的数字化变电站已成为电力自动化技术发展最有前景的方向之一。
五、结束语
电子式互感器的应用是电力系统自动化技术发展的趋势,在不远的将来电子互感器必将因其优良的性能而得以推广应用。互感器是电力系统中大量使用的设备,每年我国生产的互感器的数量是十分巨大的,而且费用不会大幅增加。据分析,110kV电子式互感器的成本与传统的电磁式互感器的成本差不多。随着电压等级的升高,电子式互感器因绝缘简单而使其成本远小于电磁式互感器的成本。
参考文献:
[1] 郭志忠.电子式互感器评述[J].电力系统保护与控制,2008,36(15):1-5.
[2] 时德钢,刘 晔,张丽平,等.高电压等级电压互感器综述[J].变压器,2003,40(6):11-14.
[3] 吴涛,周有庆,曹志辉,等.新型中高压电子式电压互感器[J].电力自动化设备,2009,29(12):109-112.
[4] 李楠.电子式互感器研究与设计[J].电力自动化设备,2012,25(10).