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【摘要】互感器的选型问题一直是智能变电站面临的重要问题，提出了互感器选型、参数及安装方式。
【关键词】智能变电站；互感器
当前，变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。基于以上要求及功能，智能化变电站应采用数字化电气量测系统采集电流、电压等电气量。因此，智能化变电站互感器配置方案有两种型式：常规互感器+合并单元及电子互感器配置方案。
一、常规互感器+合并单元特点分析
常规互感器输出为强电模拟信号（1A或5A，100V或57.7V），不能直接提供与数字系统相匹配的数字信号输出，须采用带模拟量插件的合并单元将常规互感器的模拟信号转为数字信号输出。
二、电子互感器特点分析
电子式互感器根据其高压部分是否需要工作电源，可分为有源式和无源式两大类。有源电子式电流互感器有低功率线圈和罗氏线圈两种。有源电子式电压互感器有电容分压、电阻分压、电感分压型及阻容分压等类型，均属电磁测量原理。无源电子式电流互感器有磁光玻璃型和全光纤型两种。无源电子式电压互感器有基于普克尔效应型和逆压电效应型两种。电子式组合电流电压互感器将电流互感器和电压互感器组合为一体，实现对一次电流电压的同时测量。
三、电子互感器应用现状分析
1、总体情况
（1）装用情况
①电子式互感器在系统所有在运互感器中所占比例较低，仅为0.48%，且主要为电子式电流互感器，平均运行年限为3.0年；
②目前装用的电子式互感器以有源型为主，约占2/3。其中，电子式电压互感器及电子式组合互感器全部为有源型。
（2）运行情况
①在运电子式电流、电压及组合型互感器2010年的故障率分别为4.91台次/百台？年、11.37台次/百台？年及1.90台次/百台？年。其中，直流系统中在运电子式电流、电压互感器故障分别占49.04%、61.54%。
②采集器故障为电子式互感器最突出的故障类型，在三类互感器中的占比分别达到44%、27%和89%。
③无源电流互感器的光纤故障问题、有源电压互感器的绝缘问题均不容忽视。
2、试点工程应用问题及应对措施
借助国家电网公司2009-2010年规划开展的智能变电站试点工程，电子互感器在智能化试点变电站中得到广泛应用，如延安750kV、长春南500kV、午山220kV、鄢陵220kV等变电站。大多数投运的电子式互感器运行稳定可靠，为变电站的安全稳定运行提供坚强有力的保障，但也有部分设备出现异常或故障。针对异常和故障，各工程目前已采取相应的有效措施。
（1）延安750kV变电站
设备型式：750kV采用罐式断路器，电子互感器组合安装。
问题描述：在断路器、隔离刀合-分闸操作时，电器壳体有瞬态过压，互感器采集器安装点的“地电位”瞬间抬升，导致电源端入口、信号引线入口均有瞬态过电压现象。由于设备“VFTO”（快速暂态过电压）防护措施不够完善，数据采集器电路缺少抗御高压拉弧干扰的专用防护器件，在开合闸操作时导致采集电路损坏或通信故障。
采取措施：增加信号侧的空腔功率型低通滤波器；增加电源侧的VFTO抑制器；增加EMC分箱集成的空气电磁场防护组件；提高安装、引线、接地方式等一整套特高压封闭电器的现场装配工艺要求。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（2）午山220kV变电站
设备型式：220kV采用GIS配电装置，电子互感器组合安装。
问题描述：同延安750kV变同一性质问题
采取措施：调整互感器、远端模块的接地方式；增加远端模块抗瞬态干扰措施；增加抗辐射干扰屏措施；增加工艺、元器件选型要求等措施。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（3）鄢陵220kV变电站
设备型式：采用户外AIS，电子互感器组合安装。
问题描述：110kV线路某电压互感器本体二次引出线安装接线时受到较大拉力，导致底部密封被破坏，潮气侵入互感器本体，引发局部放电，发生一次短路接地故障，产生烧灼现象。该故障属密封工艺问题引发的个别案例。
采取措施：加强在互感器本体与采集器之间连接部分的密封措施。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（4）长春南500kV变
设备型式：500kV采用HGIS配电装置，220kV采用GIS配电装置，电子互感器组合安装。
问题描述：电子式互感器产品在投运调试过程中，遇到与延安750kV变类似的电磁干扰问题和罗氏线圈分闸“拖尾”问题。
采取措施：针对电子电路的接地措施和设计缺陷，提出相应改进方案：
（1）全部更换HGIS、GIS本体上挂装的ECT、EVT数据采集箱，更换所有电子电路部分。
（2）HGIS、GIS新附配的ECT、EVT数据采集箱统一采用垂直落地、就近安装方式，单点独立接地。
（3）采集箱新增空腔式功率型低通滤波器、瞬态地电位跳变抑制器、小型化分体组合电磁屏蔽腔。
（4）新增元件在采集箱内一体化集成，增加的防护级数应根据现场试验参数确定。
3、经济性比较
电子式互感器与常规互感器相比，价格较高，但提高了测量性能，减少了占地面积、敷设电缆及设备的退出次数和退出时间，缩短了建设周期，运行维护方便，一定程度上会减少变电站寿命周期内的总体成本。光学式OCT与电学式ECT相比，在材料和工艺等方面要求更高，造价更高。
四、结论
从实现原理、可靠性和经济性等方面对进入实用化阶段的几种互感器进行分析比较，结论如下：
（1） 采用常规互感器+合并单元的方式，实现测量数字化，采用光纤传输采样值，提高抗干扰能力。
（2） 优化互感器的二次绕组数量及负荷。
（3） 采样率为80点/周波，合并单元的采样频率是4kHz。
【关键词】智能变电站；互感器
当前，变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。基于以上要求及功能，智能化变电站应采用数字化电气量测系统采集电流、电压等电气量。因此，智能化变电站互感器配置方案有两种型式：常规互感器+合并单元及电子互感器配置方案。
一、常规互感器+合并单元特点分析
常规互感器输出为强电模拟信号（1A或5A，100V或57.7V），不能直接提供与数字系统相匹配的数字信号输出，须采用带模拟量插件的合并单元将常规互感器的模拟信号转为数字信号输出。
二、电子互感器特点分析
电子式互感器根据其高压部分是否需要工作电源，可分为有源式和无源式两大类。有源电子式电流互感器有低功率线圈和罗氏线圈两种。有源电子式电压互感器有电容分压、电阻分压、电感分压型及阻容分压等类型，均属电磁测量原理。无源电子式电流互感器有磁光玻璃型和全光纤型两种。无源电子式电压互感器有基于普克尔效应型和逆压电效应型两种。电子式组合电流电压互感器将电流互感器和电压互感器组合为一体，实现对一次电流电压的同时测量。
三、电子互感器应用现状分析
1、总体情况
（1）装用情况
①电子式互感器在系统所有在运互感器中所占比例较低，仅为0.48%，且主要为电子式电流互感器，平均运行年限为3.0年；
②目前装用的电子式互感器以有源型为主，约占2/3。其中，电子式电压互感器及电子式组合互感器全部为有源型。
（2）运行情况
①在运电子式电流、电压及组合型互感器2010年的故障率分别为4.91台次/百台？年、11.37台次/百台？年及1.90台次/百台？年。其中，直流系统中在运电子式电流、电压互感器故障分别占49.04%、61.54%。
②采集器故障为电子式互感器最突出的故障类型，在三类互感器中的占比分别达到44%、27%和89%。
③无源电流互感器的光纤故障问题、有源电压互感器的绝缘问题均不容忽视。
2、试点工程应用问题及应对措施
借助国家电网公司2009-2010年规划开展的智能变电站试点工程，电子互感器在智能化试点变电站中得到广泛应用，如延安750kV、长春南500kV、午山220kV、鄢陵220kV等变电站。大多数投运的电子式互感器运行稳定可靠，为变电站的安全稳定运行提供坚强有力的保障，但也有部分设备出现异常或故障。针对异常和故障，各工程目前已采取相应的有效措施。
（1）延安750kV变电站
设备型式：750kV采用罐式断路器，电子互感器组合安装。
问题描述：在断路器、隔离刀合-分闸操作时，电器壳体有瞬态过压，互感器采集器安装点的“地电位”瞬间抬升，导致电源端入口、信号引线入口均有瞬态过电压现象。由于设备“VFTO”（快速暂态过电压）防护措施不够完善，数据采集器电路缺少抗御高压拉弧干扰的专用防护器件，在开合闸操作时导致采集电路损坏或通信故障。
采取措施：增加信号侧的空腔功率型低通滤波器；增加电源侧的VFTO抑制器；增加EMC分箱集成的空气电磁场防护组件；提高安装、引线、接地方式等一整套特高压封闭电器的现场装配工艺要求。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（2）午山220kV变电站
设备型式：220kV采用GIS配电装置，电子互感器组合安装。
问题描述：同延安750kV变同一性质问题
采取措施：调整互感器、远端模块的接地方式；增加远端模块抗瞬态干扰措施；增加抗辐射干扰屏措施；增加工艺、元器件选型要求等措施。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（3）鄢陵220kV变电站
设备型式：采用户外AIS，电子互感器组合安装。
问题描述：110kV线路某电压互感器本体二次引出线安装接线时受到较大拉力，导致底部密封被破坏，潮气侵入互感器本体，引发局部放电，发生一次短路接地故障，产生烧灼现象。该故障属密封工艺问题引发的个别案例。
采取措施：加强在互感器本体与采集器之间连接部分的密封措施。
目前效果：运行良好，再无相应问题出现
（4）长春南500kV变
设备型式：500kV采用HGIS配电装置，220kV采用GIS配电装置，电子互感器组合安装。
问题描述：电子式互感器产品在投运调试过程中，遇到与延安750kV变类似的电磁干扰问题和罗氏线圈分闸“拖尾”问题。
采取措施：针对电子电路的接地措施和设计缺陷，提出相应改进方案：
（1）全部更换HGIS、GIS本体上挂装的ECT、EVT数据采集箱，更换所有电子电路部分。
（2）HGIS、GIS新附配的ECT、EVT数据采集箱统一采用垂直落地、就近安装方式，单点独立接地。
（3）采集箱新增空腔式功率型低通滤波器、瞬态地电位跳变抑制器、小型化分体组合电磁屏蔽腔。
（4）新增元件在采集箱内一体化集成，增加的防护级数应根据现场试验参数确定。
3、经济性比较
电子式互感器与常规互感器相比，价格较高，但提高了测量性能，减少了占地面积、敷设电缆及设备的退出次数和退出时间，缩短了建设周期，运行维护方便，一定程度上会减少变电站寿命周期内的总体成本。光学式OCT与电学式ECT相比，在材料和工艺等方面要求更高，造价更高。
四、结论
从实现原理、可靠性和经济性等方面对进入实用化阶段的几种互感器进行分析比较，结论如下：
（1） 采用常规互感器+合并单元的方式，实现测量数字化，采用光纤传输采样值，提高抗干扰能力。
（2） 优化互感器的二次绕组数量及负荷。
（3） 采样率为80点/周波，合并单元的采样频率是4kHz。