智能变电站中电子式互感器的设计及测试方法探讨

吕晓君　王悦

摘要：文章基于电子式互感器测量原理，进行了温度影响分析，提出了温度补偿的工程拟合方法，并给出了基于此设计的电子式互感器产品测试试验内容。文章关于电子式互感器的设计和测试方法有利于在智能变电站工程中的实际应用。

关键词：智能变电站；电子式互感器；测量原理；温度补偿；电流互感器；电压互感器 文献标识码：A

中图分类号：TM764 文章编号：1009-2374（2015）34-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.006

1 概述

电子式互感器作为智能电网的数据来源，其工程应用的可靠性广受学者关注。本文基于目前广泛使用和重点研究的两种电子式互感器进行了原理介绍，并分析了温度影响，立足于工程实际应用，提出了温度补偿的工程拟合方法，并给出了基于此设计的电子式互感器产品测试试验内容。本文关于电子式互感器的设计和测试方法提高了电子式互感器的可靠性，有助于产品化生产和在智能变电站中的工程实际应用。

2 电子式互感器测量原理

2.1 电流互感器

目前，普遍使用的电子式电流互感器采用的是罗氏线圈作为传感头，罗氏线圈是一个由漆包线绕制的非磁性环形空心螺线管，测量性能表现为线性度好，可宽频测量且不存在磁饱和，不受被测电流大小限制，适用于电流值大的电力系统。当电流为时，罗氏线圈感应电势为，与电流的变化率成比例。考虑罗氏线圈使用均匀分布的线匝，则线匝上的磁链的计算公式如下所示：

式中：为分压比。

由式（8）可知，只有选择合适的和，依据分压比公式，即可得到实际需要的分压比。

3 温度影响分析

3.1 电流互感器

环境温度对电子设备影响较大，不仅影响设备的性能，长时间的高温环境甚至会导致电子设备的损坏。电力系统是大电流和高电压的环境，随着时间累积，发热量增加导致温度升高，电子式互感器受工作环境影响，容易导致测量精度和测量稳定性降低。因此，有必要研究环境温度对电子式互感器的影响，并依据补偿措施进行温度补偿，以此来保证电子式互感器的工作性能。

对于采用罗氏线圈的电流互感器，经结构分析可得，结构尺寸会依据温度的变化有小变动，因此，温度的大范围变化必将影响到感应电动势的变化，给测量电信号的精度带来偏差，影响到数据的有效性和准确性。因此，在实际工程使用中，为保证在温度变化环境下信号输出的精度，需要对电流互感器进行温度补偿。

为便于温度影响分析，建立罗氏线圈的等效电路，假设线圈的等效电阻为、等效电感为，考虑到实际电力系统中感抗较小，因此忽略感抗对温度补偿的影响。在罗氏线圈两端并联接入低温漂精密电阻，即构成了和的串联电路。采用来分压，以补偿温度变化引起的感应电动势的变化。

在环境温度发生改变时，假设温度为，则随温度变化的感应电动势为，为等效电阻，的分压为。可由下式计算得到：

式中：为总容量；为电压值；为温度变化量；为电容温度系数，；为电容容量；为输入信号角频率；为功率因数角。

从上述计算公式可得，电容分压式的电压互感器受环境温度影响较大。在实际工程应用中，由于个性差异，不同的电压互感器性能之间存在一定的偏差，因此环境温度对性能影响也不一致，为减小温度影响，需要制定合理的温度补偿措施，保证电力系统的安全稳定

运行。

3.3 温度补偿

在实际工程应用中，温度补偿一般采用拟合方式。以电压互感器为例，通过对温度不同工况进行循环测试，并记录下不同温度点的互感器比差和互感器角差。采用拟合计算方法得到随温度变化的曲线，对真实运行环境中的温度进行测量得到温度值，继而通过拟合计算得到补偿值进行相应的温度补偿。

4 电子式互感器的产品测试

采用温度补偿进行电子式互感器的设计，研发形成产品后需要开展测试工作，主要包括出厂测试和应用测试。出厂测试为产品交付使用前测试，主要包括以下五个部分：（1）基本准确度问题；（2）温度循环准确度试验；（3）短时电流试验；（4）机械强度试验；（5）一次工频耐压试验/雷电冲击试验。应用测试为产品在智能电网中的实际运行测试，主要包括电子式互感器运行测试和合并单元的测试。

5 结语

本文分别介绍了电流互感器和电压互感器的测量原理，进行了温度补偿分析和设计，并给出了产品测试试验内容。本文关于电子式互感器的设计和测试方法有利于在智能变电站工程中的实际应用。

参考文献

[1] 张喜.电子式互感器的校准方案及在数字化变电站的应用[J].电工技术，2011，（11）.

[2] 崔宏薇.变电站智能化关键电子式互感器可靠性仍待提高[J].电力系统装备，2013，（6）.

[3] 振岳，陈伟.电子式与电磁式互感器的比较及在智能电网中的应用[J].华电技术，2012，34（2）.

（责任编辑：周 琼）