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电子式互感器在数字化变电站中的应用

发布时间:2019-06-11 11:04:17 来源:乐清市科翔电子有限公司 【返回】

[电子式互感器在数字化变电站中的应用]:0引言:随着电里系统向大容量、超高压和特高压方向发展,电力设备越要求小型化、智能化、高可靠性。目前电山系统广泛应用常规电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器,因系统电压增高,使互感器的绝缘结构复杂、...

  0引言:

  随着电里系统向大容量、超高压和特高压方向发展,电力设备越要求小型化、智能化、高可靠性。目前电山系统广泛应用常规电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器,因系统电压增高,使互感器的绝缘结构复杂、体积增加,造价也随之升高,同时电磁式互感器还有磁饱和、铁磁谐振、动态范围小等缺点,难以满足电/J系统应用的发展要求。而新型电子式互感器结构紧凑、体积小、扒电磁干扰、不饱和及易于数字信号传输,能顺应电力工程的发展要求,特别是随着GIS、IIGIS的普遍应用和特高压变电站的建设,电子式互感器在工程应用上的实践已显得尤其重要;早在上世纪50年代,国外如ABB、S[MENS、TOM等公司丌始进行新式互感器的研究,电子式互感器就是主要的一种。90年代初,国外已应用到电力系统中。国内目前已有40多个电子式互感器和数字化变电站成功运行,等级覆盖10—500kV,应用范围包括独立型、GIS型、变压器套管型等。

  1 电子式互感器标准依据:

  电子式互感器必须在标准规范下进行设汁、制造、试验和运行,IEC60044—7《电子式电压互感器》、1EC60044—8《电子式电流互感器》、IEC61850《变电站网络和系统》等标准”的相继颁布,相应国标报批稿业已经定稿,为电子式互感器的推广应用奠定了基础,和常规互感器标准GBl207、GBl208相比,电子式互感器标准的大部分内容相同,增加了数字量的定义、原理、数举描述、试验规定等则是较为明显的不同。

  2 电子式互感器与常规互感器的对比

  2.1定义的区别

  根据标准描述,电子式互感器是具有模拟量电压或数串量输出,供频率15~100HZ的电气侧量仪器和继电保护装置使用的电流电压互感器。可见其功能、应用范围和常规互感器完全一致,区别在于输出量,足可供二次设备直接使用的模拟电压信号或数字量,如电子式电流互感器(ETA)模拟量输出标准值为22 5,150,200,225MV(测量用)和4V(保护用),数字量输出标准值为2D4111(测量用)和0lCFII(保护用),而常规电流互感器(常规TA)输出为电流信号,这直接导致了包括设备铭牌参数在内的一系列不同,如电子式互感器可根据需要通过软件设定变比,而不再使用常规形式如600/300/5来定义。

  电子式互感器的精度等级与常规的差别不大。
 
  以电流互感器(TA)为例,测量用TA的标准精度为O.1,O 2,O 5,l,3,5级,供特殊用途的为O 2S和o 5s级:保护用TA的标准精度为5P,10P,和5TPE,其中5TPE的特考虑短路电流中有非周期分量的暂态隋况,其稳态、暂态误差限值分别与5P级、TPY级常规TA相同。  

  电子式互感器的原理和常规的有很大小同

  电子式互感器的不同原理分类,见图1。

  2.2 结构的区别

  ETA结构见同2。在高电位等势体内,完成一次电流传变、二次信号采集、数字信号凋制和光信号输出,光纤从等势体山线,通过绝缘支柱走线到地电位,进入光缆引至位于集控室的合并器单元,常规TA不论正置式或倒置式,都要把地电位引至二次线圃,使高低电位之间的绝缘距离为线圈内半径,因采用光纤绝缘体,电子式互感器将高低电位间的绝缘距离扩大全整支绝缘杜高度,

  2 3 性能的区别

  1)绝缘性能 由前文可知,电子式互感器的绝缘性能远优于常规互感器,尤其在超、特高压系统中,它的应用将使其可靠性得到极大提高。

  2)系统精度 应用常规互感器的系统存在若干独立误差环节,如二次小信号变换误差、采样误差、传输误差等,几互感器要求暂态试验,但二次小信号传变器的暂态特性往往不能满足要求,从而增加了系统误差。而对于电子式互感器,其额定误差是指数字信号与标准一次信号间的比差和角差,即以上没有被计入常规互感器误差项目,在电子式互感器误差中被计入,其输出直接供给二次设备使用,降低了系统误差

  3)负载特性 常规互感器对负载要求严格,TA二次不能开路,电压互感器(TV)二次不能短路,负载特性试验要在额定负载下完成,电子式互感器输出为数字量,通过光纤传递至二次设备而基本无损耗,无负载要求,避免了可能导致危及设备或人身安全的问题,

  4)体积造价 常规互感器为满足绝缘、负荷和暂态等方而要求,设备体积较大,且随着电压等级上升,体积越加庞大,造价昂贵。而ETA由于采用的罗哥夫斯基线圈为非磁性线圈,不会山现磁饱和及磁滞现象,具有良好的线性度和暂态特性,用于保护可轻易达到5TPE级而体积很小:用于测量计量的低功率铁心线圈,输出功率微小,因此可用较小的截面达到精度要求,在超高压和特高压等级,电子式互感器的体积造价均远小于常规互感器

  2 4 试验的区别

  电子式互感器型式试验在国家高电压计量站和国家高压电器质量监督检验中心进行,试验项目为标准所列全部型式试验项目、例行试验项目和特殊试验中的机械强度试验、截断雷电冲击试验。基本上这些试验项目和常规互感器相同或类似,此外,为检验邻近效应,增加了它对准确度的影响试验;为考验工作在高电位的电子单元,增加了传递雷电冲击对稳定性的影响试验,因原理不同,电子式互感器的试验项目和常规的有所区别。如稳态、暂态电流误差试验的测量仪器需有数字输入接口。电子式互感器的局放试验,因绝缘结构的改变而使局放量非常小,常规互感器的伏安特性试验,允许在副边施加电流,来验证饱和特性,电于式互感器囚不输出电流,也不允许施加电流信号,否则将损坏二次回路和绝缘。

  2.5 应用的区别

  图3为常规互感器和电子式互感器与二次设备连接的示意图。常规互感器二次输出侧以1 A、5 A或100V信号形式与电能表计、控制保护等二次设备相连接,目前绝大多数二次设备厂商提供的产品也是按此匹配的。而电子式互感器的二次输出参数则完全不同,继电保护、计量仪表及测控装置等二次装置适个数字化,与电子式互感器的应用较为接近。因此,互感器的精度等级、二次侧输出参数和与之相连的二次设备匹配和无缝连[电子式互感器在数字化变电站中的应用]:0引言:随着电里系统向大容量、超高压和特高压方向发展,电力设备越要求小型化、智能化、高可靠性。目前电山系统广泛应用常规电磁式电流、电压互感器或电容式电压互感器,因系统电压增高,使互感器的绝缘结构复杂、...

接,足电子式互感之相连的二次设备匹配和无缝连接,是电子式互感器应用于工程的关键所在。 

[$page]  3 电子式互感器的主要型式

  目前在国内外,电子式互感器的应用逐步普及,覆盖了各个电压等级。电子式互感器的主要型式按原理不同可分为光学型和电原理型,国外对两者都有深入的研究,因光学型是利用光在电场或磁场中的偏转,根据偏转角度折算出电场或磁场的大小,从而算出系统电压或电流值,因此光学型具有灵敏度高、绝缘性能忧异的特点,但是有微弱信号检测、环境因素(温度、振动等)光学传感材料长期稳定性以及工装技术等问题,尽管在材料和检测方法上进行丁一些改进,但短期内不易实现工程应用。国外目前商业运行的多采用电原理型,见图1,实现简单可靠,稳定型好,国内的情况基本和国外相同,光举犁互感器的研究成分较多,电原理型的已大范围进入商业运行。从电子式互感器的安装方式来分,可分为独立支撑型、独立悬挂型、GIS型和套管型。国外国内这几种型式都有,根据环境选择。独立支撑型外观和常规互感器相似,也最能体现电子式互感器的优点,应用最为广泛,独立悬挂型不太符合工程要求和相关规范,因此国内现场很少采用此类产品,CIS型和套管型电子式互感器囚体积和重量比常规的小很多,㈠益受到欢迎,囚常规互感器需根据二次要求来确定线圈个数,尤其是保护线圈个数,而电子式互感器基木没有负载,尺寸基本固定,因此容易设计和安装,在有些地区已形成标准化配置。

  电子式互感器在实践中积累了很多运行经验,

  目前主要问题集中在两方而,①交接试验的内容,①和二次设备的配合。囚关于电子式互感器的交接试验等运行规范和常规互感器有所不同,需要制造厂和运行部门讨论确定。电子式互感器和保护等二次设备的配和问题,以PASS(智能式断路器)为例,PASS含有电子式互感器并以数字量为输山形式,引进到国内后,因没有配套的二次设备,只能舍弃电子式互感器,安装常规套管型互感器,现在随着二次数字式设备的出现而得以解决。

  4 电子式互感器在数串化变电站中的应用

  国外自10年前开始数字化变电站的理论研究,目前基于IEC61850的数字化变电站系统已进入实际应用阶段。国网公司制定了未来5年内研究和推广数字化变电站技术的实施方案,先后有10多个网、省局申报了数字化变电站示范工程项目。数字化变电站是指变电站内一次电气设备和二次电子装置均实现数字化通信,并具有全站统一的数据模型和通信平台,在此平台基础上实现智能装置间的互操作性,它的特点主要是:一次设备数字化:二次装置网络化:数据平台标准化,数字化变电站技术应包括:数字体系架构:数字化一次设备技术(ETA、ETV、智能化断路器、智能化变压器、一次设备在线检测等):自动化系统计术(继电保护数字化技术、测控装置数字化计术、故璋录波数字化计术、数字化变电站刘安稳装置的支撑、动态检测数字化技术、电能质量检测数字化技术、变电站仿真、数字化遥视系统等):其他内容(汁量数字化技术、相关技术标准、实验验证环境等),数字化变电站方案配置见图4。电子式互感器是建设数字化变电站的决定性设备,起至关重要作用,根据理论和实践分析,在数字化变电站中,电子式互感器可如下选样和配置:

  1)500、330、220KY配置电子式互感器,通过光纤输出全控制室内的间隔合并器装置。整条信号通道按爽重化配置。

  2)110、66 LV配置电子式互感器出至控制室内的间隔合并器装置,

  3)95、10 kv布置在开关柜内,视组屏方式而定,如集中组屏则输出模拟信号经智能终端数字化后至控制室合并器。TV合并器输出数字信号给各间隔的智能终端。

  4)电容器的合并器需增加一路常规TV(100v)输入通道。小电流接地选线功能通过电子式零序互感器实现。

  5)TV并列功能;合并器同时接收:两只ETV的数字量,根据桥开(或分段开)位置和Tv刀闸位置选择一路转发给二次设备。

  6)变压器管配置电子式互感器通过光纤输出至控制室内的间隔合并器装置, 

  7)变压器温度侧量由电子式互感器输山1A模拟电流至主控制。 

  8)GIS配置电子式互感器,通过光纤输出全控制室内的间隔合并器装置。

  9)GIS的ETA体积远小于常规互感器GIS的TA室形成标准设计。随着电压等级的升高,电子式互感器包括成木在内的综合优势就更加明显,尤其对于超高压和特高压系统,电子式互感器绝缘性能和暂态特性优良,能承受高水平的动热稳定,适应强电磁环境,这是常规互感器不可比拟的优势。日本1000kV特高压试验场就应用丁电子式互感器技术,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,这将给国内乃全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。在技术上,提高设备的安全性和可靠性:避免信号仕输和处理带来的附加误差,提高保护、测量和汁量系统的精度: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。在经济上,不再敷设大量电缆,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山次数和退出时间,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。