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摘要：本文主要论述了数字化变电站相比传统数字化变电站的技术特征，技术优势；以及数字化变电站中电子互感器相较传统互感器的技术发展以及电子互感器的发展趋势。
关键词：数字化变电站；电子互感器
一、数字化变电站的主要技术特征
变电站一次设备和保护的连接主要从CT、PT引出的电缆，根据需要，在端子箱内重新组成对应各保护、测量等回路，二次设备引入测量量，进行A/D变换后，送入CPU处理判断。CPU处理的结果，或合闸、跳闸、闭锁（不允许其他的跳合闸起作用）通过开入开出板连接到开关端子箱。在过程总线中，保护装置的功能被组合到一次设备到一次设备，形成新的接线模式。而数字化变电站一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构，A/D变换没有了，代之以高速通信。开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。相比传统的变电站，数字化变电站在一次、二次设备方面有了巨大的变化。
1.一次设备智能化
随着技术的进步，一次设备出现了智能组合电器。其主要特征是：（1）模拟量就地采样在一次设备内部，电子化TA/TV的二次侧直接进行模拟量采样，实现了模拟量到数字量的转化，转化结果通过通信接口光纤为介质传输给间隔层保护/测控等设备。替代现有的直接以二次电缆传输模拟量的方式。（2）使用智能传感器通过智能传感器获得SF6气体密度等信息并通过通信接口传出。（3）使用智能操作机构以通过通信接口接受外部命令并执行，对执行情况进行记录。替代现有的控制电缆方式。同时实现智能跳合闸。（4）实现状态信息记录能够记录开断次数、开断电路等与状态检修相关的信息，并能通过通信接口外传。方便用户及时掌握装置状况信息，实现按需检修，替代现有的计划检修。2.二次设备网络化
将传统二次设备内部的小TA/TV（电流/电压变换器）以及模数变换部分改为网络通信方式[1]，装置以通信方式直接获得由一次设备采样并传出的数字量信息。对于支持网络通信方式驱动断路器操作机构及传输间隔状态信息的一次设备，间隔层保护/测控等设备就可将现有的开出和开入插件转换为通信接口插件。这些变化将使现有二次设备向通用化、网络化方向发展。
二、电子互感器的主要技术表现
数字互感器在原理与传统的互感器完全不同，数字互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器。与传统互感器相比，数字互感器具有绝缘性能好，造价低；不含铁心，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题；低压侧不存在开路高电压危险；暂态响应范围大，测量精度高；频率响应范围宽；无易燃、易爆炸等危险；体积小、重量轻[2]。抗电磁干扰能力强等优点。光纤互感器一般以弱功率数字量输出，非常适合微机保护装置的需要。这将最佳地适应日趋广泛采用地微机保护、电力计量数字化及自动化发展的潮流。
电子式互感器包括四个不同的技术领域，即传感器技术、数据采集变送技术、高压绝缘技术和网络通信技术[3]。由于电子式简化了绝缘结构，而数据采集和网络通信可以借用现有成熟技术，这些方面已不再是研发的核心，核心技术缩小为三个方面：传感器技术、电源技术以及新增的特殊电磁防护技术。
这是基于以下考虑：①传感器技术虽经多年研发，但期望将所有优点集于一身是不现实的，一些特定传感器在具有优点的同时，总是带有一定的缺憾，各种不同传感器原理之间的相互配合互相渗透、优势互补将是一个发展趋势；一些基础器件由国外垄断、价值链留在国外、价格高出同功能互感器3～5倍、性能并不具备优势的传感器将会淡出市场。②电源技术仍作为核心技术，有两层含义：其一是作为独立式互感器，高压侧传感的无源化或自源化，正常无故障寿命周期都寄望于发展和完善自供电模式；其二是克服VFTO现象也需要隔离度更高、抗扰频谱更宽的新型电源系统，这种电源系统需要改变原有设计思路，进行技术创新。③常规的中低频、小于3千伏峰值的EMI防护组件不能适应电站特殊干扰工况，需要研发可抵御数万伏、跨越短波至微波波段的功率型集成滤波器件。
三、电子互感器发展趋势
1.新趋势1 - 结构组合化
利用电子式微功率、小型化优势，互感器更多以组件方式组合于变压器、GIS、HGIS、断路器、隔离刀等组合电器中，减少占地，降低造价，还可以通过功能复用促进一次电器本身的小型化和智能化[4]。各种传感方式，也会相互组合，优势互补，发挥整体效能。国网公司近期也提出了结构组合的指导性意见，助推电子式互感器的组合化趋势。
2.新趋势2 - 功能复用化
充分利用数据共享优势，单点配置的互感器，可供多点共享，这一优势可以体现在以下几个层面：①单点测量信息的本地共享，装在一次电器上的互感器，除了通过合并器向间隔层和站控层传递信息外，可以配置本地输出端口，为一次电器本体的智能化提供服务。一些国外开关电器，依靠本机集成的ECT实现故障开断录波和数理分析统计实现状态监测、寿命预期、故障诊断等智能化功能的经验值得借鉴。互感器可提供Goose、RS485等不同类型的数字接口，供多种测控设备共享，减少互感器多点重复安装，使设备配置更加紧凑，功能集成度更高[5]。②在不增加传感器的前提下，增配不同速率的采集器和接口方式，兼顾故障行波测距、光差保护、PMU监测专用。③合并器除了实时收集ECT/EVT测量信息外，稍作扩充，即可利用既有硬件资源收集一次状态信息将原有分散的设备状态监测网络归化到统一的以太网中，达到信息全站共享。
3.新趋势3- 设计标准化
经过多年的试用实践，电子式互感器技术优势已在一些典型电站上得到验证。但在技术进步效果明显的同时，扩展应用也面临新问题，最集中的表现是在应对恶劣电磁环境上，其深层原因是无论国内、国外，从标准体系、试验方法到设计规范，尚未完全意识到电站特殊电磁干扰的严重性，至今还没有专门针对高压电站电磁干扰方面的系统试验和理论研究，导致的结果是电子式互感器的工业标准中缺少与电站实际操作等效的试验标准和评测方法。众多制造厂家简单地瞄准现行标准进行研发，即使达到最高级别，也不能完全适应现场应用条件。
互感器的四大部件应逐渐走向标准化，具有相互兼容的接口方式，以便具有通用性和互换性，可作为标准“插接”安装于各种一次电器，达到不同厂家互感器可以更替和互换，也利于产品的维修、更换、版本升级换代。
参考文献：
[1] 王涛，郑薇，潘晨等.电子互感器在智能变电站中的应用研究[J].华章，2011，（28）：328.
[2] 马伟，张晓春.数字化变电站的建设与研究[J].价值工程，2010，29（13）：164-165.
[3] 林江明.智能电网调度自动化技术研究[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010，27（9）：1-1.
[4] 吕鹏，黄元亮，金卓昀等.光电互感器技术分析[J].软件，2010，31（10）：27-32.DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2010.10.006.
[5] 袁珂.光数字化变电站综合自动化控制系统的优化设计[D].南昌大学，2010.
关键词：数字化变电站；电子互感器
一、数字化变电站的主要技术特征
变电站一次设备和保护的连接主要从CT、PT引出的电缆，根据需要，在端子箱内重新组成对应各保护、测量等回路，二次设备引入测量量，进行A/D变换后，送入CPU处理判断。CPU处理的结果，或合闸、跳闸、闭锁（不允许其他的跳合闸起作用）通过开入开出板连接到开关端子箱。在过程总线中，保护装置的功能被组合到一次设备到一次设备，形成新的接线模式。而数字化变电站一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构，A/D变换没有了，代之以高速通信。开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。相比传统的变电站，数字化变电站在一次、二次设备方面有了巨大的变化。
1.一次设备智能化
随着技术的进步，一次设备出现了智能组合电器。其主要特征是：（1）模拟量就地采样在一次设备内部，电子化TA/TV的二次侧直接进行模拟量采样，实现了模拟量到数字量的转化，转化结果通过通信接口光纤为介质传输给间隔层保护/测控等设备。替代现有的直接以二次电缆传输模拟量的方式。（2）使用智能传感器通过智能传感器获得SF6气体密度等信息并通过通信接口传出。（3）使用智能操作机构以通过通信接口接受外部命令并执行，对执行情况进行记录。替代现有的控制电缆方式。同时实现智能跳合闸。（4）实现状态信息记录能够记录开断次数、开断电路等与状态检修相关的信息，并能通过通信接口外传。方便用户及时掌握装置状况信息，实现按需检修，替代现有的计划检修。2.二次设备网络化
将传统二次设备内部的小TA/TV（电流/电压变换器）以及模数变换部分改为网络通信方式[1]，装置以通信方式直接获得由一次设备采样并传出的数字量信息。对于支持网络通信方式驱动断路器操作机构及传输间隔状态信息的一次设备，间隔层保护/测控等设备就可将现有的开出和开入插件转换为通信接口插件。这些变化将使现有二次设备向通用化、网络化方向发展。
二、电子互感器的主要技术表现
数字互感器在原理与传统的互感器完全不同，数字互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器。与传统互感器相比，数字互感器具有绝缘性能好，造价低；不含铁心，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题；低压侧不存在开路高电压危险；暂态响应范围大，测量精度高；频率响应范围宽；无易燃、易爆炸等危险；体积小、重量轻[2]。抗电磁干扰能力强等优点。光纤互感器一般以弱功率数字量输出，非常适合微机保护装置的需要。这将最佳地适应日趋广泛采用地微机保护、电力计量数字化及自动化发展的潮流。
电子式互感器包括四个不同的技术领域，即传感器技术、数据采集变送技术、高压绝缘技术和网络通信技术[3]。由于电子式简化了绝缘结构，而数据采集和网络通信可以借用现有成熟技术，这些方面已不再是研发的核心，核心技术缩小为三个方面：传感器技术、电源技术以及新增的特殊电磁防护技术。
这是基于以下考虑：①传感器技术虽经多年研发，但期望将所有优点集于一身是不现实的，一些特定传感器在具有优点的同时，总是带有一定的缺憾，各种不同传感器原理之间的相互配合互相渗透、优势互补将是一个发展趋势；一些基础器件由国外垄断、价值链留在国外、价格高出同功能互感器3～5倍、性能并不具备优势的传感器将会淡出市场。②电源技术仍作为核心技术，有两层含义：其一是作为独立式互感器，高压侧传感的无源化或自源化，正常无故障寿命周期都寄望于发展和完善自供电模式；其二是克服VFTO现象也需要隔离度更高、抗扰频谱更宽的新型电源系统，这种电源系统需要改变原有设计思路，进行技术创新。③常规的中低频、小于3千伏峰值的EMI防护组件不能适应电站特殊干扰工况，需要研发可抵御数万伏、跨越短波至微波波段的功率型集成滤波器件。
三、电子互感器发展趋势
1.新趋势1 - 结构组合化
利用电子式微功率、小型化优势，互感器更多以组件方式组合于变压器、GIS、HGIS、断路器、隔离刀等组合电器中，减少占地，降低造价，还可以通过功能复用促进一次电器本身的小型化和智能化[4]。各种传感方式，也会相互组合，优势互补，发挥整体效能。国网公司近期也提出了结构组合的指导性意见，助推电子式互感器的组合化趋势。
2.新趋势2 - 功能复用化
充分利用数据共享优势，单点配置的互感器，可供多点共享，这一优势可以体现在以下几个层面：①单点测量信息的本地共享，装在一次电器上的互感器，除了通过合并器向间隔层和站控层传递信息外，可以配置本地输出端口，为一次电器本体的智能化提供服务。一些国外开关电器，依靠本机集成的ECT实现故障开断录波和数理分析统计实现状态监测、寿命预期、故障诊断等智能化功能的经验值得借鉴。互感器可提供Goose、RS485等不同类型的数字接口，供多种测控设备共享，减少互感器多点重复安装，使设备配置更加紧凑，功能集成度更高[5]。②在不增加传感器的前提下，增配不同速率的采集器和接口方式，兼顾故障行波测距、光差保护、PMU监测专用。③合并器除了实时收集ECT/EVT测量信息外，稍作扩充，即可利用既有硬件资源收集一次状态信息将原有分散的设备状态监测网络归化到统一的以太网中，达到信息全站共享。
3.新趋势3- 设计标准化
经过多年的试用实践，电子式互感器技术优势已在一些典型电站上得到验证。但在技术进步效果明显的同时，扩展应用也面临新问题，最集中的表现是在应对恶劣电磁环境上，其深层原因是无论国内、国外，从标准体系、试验方法到设计规范，尚未完全意识到电站特殊电磁干扰的严重性，至今还没有专门针对高压电站电磁干扰方面的系统试验和理论研究，导致的结果是电子式互感器的工业标准中缺少与电站实际操作等效的试验标准和评测方法。众多制造厂家简单地瞄准现行标准进行研发，即使达到最高级别，也不能完全适应现场应用条件。
互感器的四大部件应逐渐走向标准化，具有相互兼容的接口方式，以便具有通用性和互换性，可作为标准“插接”安装于各种一次电器，达到不同厂家互感器可以更替和互换，也利于产品的维修、更换、版本升级换代。
参考文献：
[1] 王涛，郑薇，潘晨等.电子互感器在智能变电站中的应用研究[J].华章，2011，（28）：328.
[2] 马伟，张晓春.数字化变电站的建设与研究[J].价值工程，2010，29（13）：164-165.
[3] 林江明.智能电网调度自动化技术研究[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010，27（9）：1-1.
[4] 吕鹏，黄元亮，金卓昀等.光电互感器技术分析[J].软件，2010，31（10）：27-32.DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2010.10.006.
[5] 袁珂.光数字化变电站综合自动化控制系统的优化设计[D].南昌大学，2010.