电子式互感器在数字化变电站中的应用研究

电子式互感器在数字化变电站中的应用研究

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摘要:电子电流互感器,无论是在技术相关参数与性能方面,还是在检修管理、应用配置、运行管理方面,都与传统的电磁电流互感器有很大的区别,在应用方面有着其无法相比的巨大优势。这种电流互感器,作为我国数字电力系统的必备基础装置,对于数字化变电站的运行有着至关重要的作用,以下将主要对其基本信息以及在变电站的具体应用进行分析,以为我国互感器技术的后续发展提供更加有利的建议。

关键词:电子式;互感器;数字化变电站;应用研究

前言

数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备按三层结构体系构建,基于IEC61850通信规范,实现站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站,作为数字化变电站重要组成部分的电子式互感器,以其结构紧凑、体积小、抗电磁干扰、无饱和及易于数字信号传输等优点,在数字化变电站中得到广泛应用。

1电子式互感器的概念

电子互感器是由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成的电气测量仪器,其作用是传输正比于被测量的量,供给测量仪器、仪表和继电保护装置或控制装置[1]。其特点是有模拟量电压或者数字量输出,供频率为15Hz~100Hz。从电子式互感器的概念可以看出,电子式互感器有电子式电流互感器和电子式电压互感器之分,但原理大致相同。电子式互感器的一次传感器会生成与一次端子通过电流或者电压相互对应的信号,然后通过电子式互感器的一次转换器传送给电子互感器二次转换器,最后电子互感器的二次转换器把电子互感器的传输系统输来的信号进行转换,提供给电力系统的测量仪器、仪表以及继电保护装置,从而完成计量、监控以及保护功能。

2电子式互感器在数字化变电站中的应用

数字化变电站,主要是指在对变电站进行具体建设规划设计时,实现了电气系统一次装置与电气二次装置之间的交互性数字化通讯,站内具备了统一的具体数据模型,以及先进的通讯平台,摆脱了原本孤立低效能的设备操作系统[2]。在这个全站统一的、集信息传输与数据处理功能于一身的多功能平台上,想要实现站内核心设备及装置之间的智能化、数字化交互及相互操作,就要先满足变电站数字化要运行的需求,必须要使内部所有数据平台更加规范化、一次设备倾向数字化、二次设备倾向网络化。

所以,对数字化变电站的核心技术进行总结其主要包括以下几部分:

其一,是数字化的运行体系及结构。

其二,是数字化的一次设备技术,主要包含ETV、数字断路器、ETA、数字变压器以及一次设备的在线监测等。

其三,要以数字化的平台以及自动化的系统技术作为运行基础,其中主要包含测控系统、继电保护、安全系统、故障录波、电能质量监测、动态监测等系统。

而变电站内的其他参数统计内容,例如试验的环境验证记录以及相关的技术基准参数计量等等,则可以利用以太网架构的数字化通讯模式作为核心,对具体的运行方案进行决策。在数字化变电站的运行方案决策过程当中,电子式电流互感器对于整个方案决策过程有着决定性的影响[3]。

这项设备的选型与配置,应当遵照以下几点准则:

其一,电压等级配置为500kV、220kV的电子式互感器,借助光纤线路能够对整个控制室内的间隔合并器设备进行输出,整条信号通路,都依照双重化的标准进行配置。

其二,电压等级配置为110kV的电子式互感器,需要输出到控制室之内的间隔合并器设备之内,不可超越此范围。

其三,电压等级配置为10kV的电子式互感器,一般应设置在开关柜内部,视其组屏的方式进行具体安排,如其组屏方式属于集中组屏,那么互感器输出的模拟信号经过数字化终端的数字化处理之后,将会将其输出至控制室内的合并器,而TV合并器内部输出的数字信号,将会输送到各个间隔的数字化终端内部。

其四,针对电容器的合并器,应当增加一条常规的TV(100v)输入通路。小电流的接地选线功能,则可以借助电子式的零序互感器来实现。

其五,在使用TV并列功能时,合并器只能够同时接收两只ETV设备内部输出的数字量,并且要依据桥开的位置以及刀闸的位置选择一条通路,以方便向二次设备的输出。

其六,是变压器管的配置。电子式互感器可以借助光纤线路,将电流输出到控制室内的间隔合并器设备当中。

其七,是变压器温度的检测,具体的温度数据可由电子式互感器以模拟电流的方式输出至主控制室内部的合并器设备当中。

其八,是GIS配置。电子式互感器,可以借助光纤线路将配置信息以虚拟电流形式输出至整个全控制室内的间隔合并器设备内。随着电压级别的持续提升,电子式互感器的各项优势才能够更加明显的突显出来,特别是对于特高压、超高压的变电站系统,电子式互感器的暂态特性与绝缘性能都是非常优秀的,能够承受住高水平的动热稳定,适应强电磁的运作环境,这是一般的互感器无法相比的巨大优势。

日本的1000kV特高压试验,就应用了电子式互感器的相关技术,不再铺设大量的电缆以及二次光纤接线,以达到缩减工程周期的目的,避免了电流通路的反复建设和大量投资,为自动化系统的功能扩充以及变电站的扩建提供了方便,还能够有效缩减设备投运的时间以及设备的退出次数与时长,有效提升变电站内各项设备的利用率,为设备的更新与维护提供便利,减少变电站在其运行周期之内的整体成本耗费。

3变电站电子互感器应用后的优势分析

在数字化变电站的一次设备中,电子式互感器的占据重要地位,与传统的互感器想比较,电子式互感器具备以下优点。

(1)改造后的变电站普及了电子式互感器,由于没有铁心,消除了磁饱和隐患,暂态性能良好,提升了电力系统保护装置的正确动作率。此外电子式互感器对电力系统故障反应更及时准确,其线性度、动态特性等高性能指标满足了利用电力系统故障时的暂态信号量作为保护判断参量的微机保护功能。据设备科相关资料,2018年变电站在没改造前,电磁式互感器发生误动作10余次,造成大面积停电事故2次,而变电站改为电子式继电器控制后,未发生过继电保护的误动作。

(2)电子式互感器消除了铁磁谐振,增强了抗干扰能力。2018年11月2日,变电所110kV差动不护的电磁式电压互感器一次侧熔断器熔丝熔断事件,其中两次为A相熔断,一次为B相熔断。熔断器熔断使电压互感器开口三角形绝缘监察继电器动作,接地光字牌、断线光字牌亮,同时引起低电压减载保护、低频率保护动作,使两台变压器断路器和母联断路器跳闸,造成大面积停电事故。后经分析,此次事故是由于电磁式电压互感器引起铁磁谐振过电压造成熔断器熔断所致。而改造后的变电站都是电子式互感器,不会铁磁谐波,此类事故没再发生。

总结:

综上所述,电子式互感器有助于提升电力系统自动化与数字化以及智能化的发展。电子式互感器的广泛应用对改善我国电网运行质量和稳定性、确保电力设备和人身安全、节约能源、降低变电站建设和运营维护成本,实现资源的合理配置等各个方面有着不可忽视的作用,数字变电站中的应用对推动着数字变电站的建设与发展具有重要的现实意义和深远的历史意义。

参考文献:

[1]赵宇.论述电子式互感器在数字化变电站的应用[J].电子制作,2017(24):97-98+74.

[2]邹洁.电子互感器在数字化变电站的应用[J].科技展望,2015,25(20):126.

[3]马同新,毕欣.电子式互感器在数字化变电站中的应用及前景研究[J].无线互联科技,2015(03):147-148.

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