电子式互感器技术的发展动态.doc

《现代设计制造与检测控制技术》课程作业 面向测量/计量的电子互感器技术的发展动态 姓 名 黄国健 学 号 200710100377 院 系 机械与汽车工程学院 专 业 制造工程智能化检测及仪器 指导教师 刘桂雄 教授 陈铁群 教授 论文提交时间：2008年8月15日面向测量/计量的电子式互感器技术的发展动态 摘 要：电子式互感器与传统电磁式电流互感器相比，在带宽、绝缘和成本等方面具有优势，因而代表了高电压等级电力系统中电流和电压测量甚至是计量层面上一种极具吸引力的发展方向。随着信息技术的发展和电力市场中竞争机制的形成，电子式互感器成为人们研究的热点；越来越多的新技术被引入到电子式互感器设计中，以提高其工作可靠性，降低运行总成本，减小对生态环境的压力。 关键词：电子式互感器；测量；计量；数字接口；光电传输 0 引言 为了保证电力系统安全经济的运行，需要对电力系统及其中各电力设备的相关参数进行测量，以便对其进行必要的计量、监控和保护[1-3]。通常的测量和保护装置不能直接连到高电压、大电流的电力回路上，而需将这些高电压端的电力参数按比例变换成低电压端的参数或信号，以供给测量仪器、仪表、继电保护和其他类似的电器使用。进行这种变换的装置，通常称为电力互感器或仪用变压器[4,5] (Instrument transformer)。互感器是电力系统中用于电能计量和继电保护的重要设备之一，其测量准确度及可靠性对电力系统的安全、稳定和经济地运行有着重要的影响。 电力互感器按量测参数类别通常可分为两大类:一类是电流互感器[4](Current Transformer，CT)；另一类是电压互感器[5](Voltage Transformer, VT)。电流互感器是将一次回路的大电流成比例的变换为二次回路小电流。电压互感器是将一次回路的高电压成比例的变换为低电压。电力互感器还可以按电流变换原理分为电磁式互感器和新型互感器。传统的CT、VT属于电磁式互感器，根据电磁感应原理传感电流、电压的变化；新型互感器一般基于光电技术和电子技术，因此，根据国际电工委员会(International Electro Technical Commission，简称IEC)标准[6,7]，新型互感器被统称为电子式互感器(Electronic Transformer)，代表了电力互感器的发展动向。 1 电子式互感器技术内涵和国内外应用发展概况 1.1 电网升级迫使互感器技术发展 随着电力系统的发展，发电和输变电容量不断增加，电网电压不断提高，对电流和电压互感器提出了许多新的和更加严格的要求[8]，而传统的电磁式互感器已越来越不适应这种发展情况，在运行中暴露出一系列严重缺点： ①绝缘结构复杂，体积笨重，造价高。特别是用于超高压系统时，难以满足大短路容量的动稳定及热稳定要求。 ②电流互感器线性度低，在短路时容易饱和，静态和动态准确范围小。特别是用于超高压系统时，很难满足暂态工作循环的性能。 ③电压互感器可能出现铁磁谐振，损坏设备。 ④由电流、电压互感器引至二次保护控制设备的电缆是电磁干扰的重要耦合途径。 ⑤一般采用油浸纸等绝缘材料，易燃易爆，易产生安全隐患。 在另一方面，随着电子和计算机技术的飞跃发展，电力系统的传统设备正在更新换代，性能优越的电子设备逐步取代笨重、昂贵的传统设备，新的微机保护系统已不再要求电力互感器提供驱动功率，各种类型基于不同测量原理的新型互感器应运而生了[9,10]。但经过了三十多年的发展，直到近几年才取得重大进展，下述因素大大促进了新型互感器的开发和应用[10,11]： ①微电子技术广泛用于测量、保护等领域，基于微机保护的二次设备功率消耗很小，一般不超过1伏安甚至为毫伏安级，对互感器的输出容量要求大大降低。尽管二次设备的低电平对抗电磁干扰提出了更严格的要求，但电磁兼容（EMC）技术的蓬勃发展，促使微电子技术的更广泛应用。 ②开关设备的集成化和智能化要求互感器体积小、重量轻，输出实现数字化。 ③发电厂和变电站综合自动化的广泛应用，要求互感器输出数字化，甚至要求直接接入过程总线，以实现设备的网络化。 ④数字技术和光通信技术的快速发展，使互感器输出信号可方便地变成数字信号，并通过光纤传输，彻底解决了高压设备的绝缘问题和电磁干扰问题。 电子式互感器就是在这种背景下迅速发展起来，并开始逐步替代传统电磁互感器。 1.2 电子式互感器技术内涵 现在，国际上很多单位都在加紧研制各种类型的电子式互感器。国际电工委员会制定了电子式互感器的标准：IEC 60044-7:1999《互感器