电子式互感器中数字同步和数字通信技术分析

湖北科技学院电子信息工程学院　李　泽



电子式互感器中数字同步和数字通信技术分析

湖北科技学院电子信息工程学院李泽

【摘要】随着科技的不断发展，在当前的数字化变电站当中，电子式互感器正在得到越来越广泛的应用。在数字技术的发展和应用之下，电子式互感器的技术不断提升，极大的提升了其应用性能。与传统的电磁式互感器相比，电子式互感器具有绝缘性能好、频带卷、简易便携等优势，其中的数字同步和数字通信技术等具有十分重要的作用，因此，本文对电子式互感器中数字同步和数字通信技术进行了分析。

【关键词】电子式互感器；数字同步；数字通信技术

0　前言

在当前的数字化变电站当中，电子式互感器发挥着十分重要的作用，在电力保护、电力测量当中，都具有很大的作用。在其数据测量中，对于电力设备安全可靠的运行来说，其尺测量可靠性和准确性都具有极大的影响。而在电子式互感器当中，数字同步、数字通信技术都是十分重要的部分，对于电子式互感器性能的发挥起到了非常关键的作用。

1　电子式互感器

1.1基本概念

在设计电子式互感器的结构时，对于高精度采集模拟电信号的任务，需要利用采集器来实现，使电信号得到传递。在电子式互感器当中，外部接口数字化、传感原理新型化等是其中的重要内容。在光学无源电子式互感器当中，传输和采集信号的传输介质使光学器件，其信号传变性能十分优良。此外，还有一种非光学有源电子式互感器，在此类电子式互感器当中，高精度信号是由高压侧电子回路进行采集，通过对罗氏线圈等传感器、数据采集电路等进行应用，向低压地电位传输采集的信号。

1.2主要特点

在电力系统当中，随着数字化、智能化程度的不断提高，电子式互感器能够很好的满足实际应用需求，具有很高的测量精度，而且在不同的荷载状态下，也不会影响其测量精度。同时，电子式互感器的绝缘性十分良好，具有较高的安全性[1]。电压互感器短路或电流互感器开路的风险不存在，同时具有较大的电子式互感器动态范围。在电子式互感器中，没有铁芯存在，因而不会发生铁磁谐振，具有良好的暂态特性、易携带性、轻便性等特点。

1.3输出信号

在电子式互感器当中，主要包括模拟信号、数字信号等输出信号的类型。测量的数字信号输出电流为2D41H的测量值，电压保持为2D41H、电流保护数值保持在01CFH，在模拟信号输出的电流互感器当中，数值为4伏、225毫伏、150毫伏。

1.4配置原则

在110千伏及以上的电压环境中，综合考虑成本和技术方面的问题，可采用常规互感器、电子式互感器，如果对于66千伏以下的电压来说，用户外敞开配电装置保护测控集中布置的基础上，也可采用常规传感器、电子式传感器[2]。如果保护测控下放布置，则不应采用常规传感器。

2　数字同步技术的应用

在传统电磁式互感器当中，是连续输出模拟量，同时模拟量同步状况较为良好，而不同传感器的传变角差是其主要区别。而在实际应用中，传变角差数值都会很小，因此基本可以忽略。而在电子式传感器当中，除了模拟化传感头之外，还包括数字处理、模拟信号到数字信号的转换，所以在应用电子式传感器的过程中，必须对数据同步的问题加以解决。而在电子式互感器的同步方面，涉及到了很多相关的内容[3]。在相同间隔当中，数据计算对于母线电压、线路电压、功率因数、电流、电压、无功功率、有功功率等同步都发挥着重要的作用。

根据相关技术规范标准来开，在一个间隔当中，同一单元最多能够对12个测量量进行处理和输出，因此，应当保持这些测量量之间的良好同步。在变电站当中，一些设备需要对多个不同间隔的电流、电压数据进行应用，例如平行双线横联差动保护装置、集中式母线保护设备、集中式小电流接地选线设备等，在相关间隔中，应当确保同步的合并单元输出数据。对于输电线路，如果差动保护方式为数字式纵联电流，在线路各侧，也应保持同步的数据，也涉及到了很多相关的变电站。在电网检测系统当中，需要对全系统同步相角测量进行提供，在全系统当中，也可能实现同步的数据采集。

3　数字通信技术的应用

在高压传感器当中，通常会输出较小的数值模拟量，在传输过程中，为了对损耗进行降低，在传输当中通常利用离散数字信号。而在光纤通信当中，还应当利用光信号对电子信号输入进行转变，在光纤当中进行传输，进而完成通信的过程。相比于模拟通信，数字通信具有更高的质量，在通信系统当中，其应用也更为广泛[4]。数字通信中对电路信号进行调制的主要方式就是数据编码，对数字信号进行调制，使之形成光信号实现光纤传输，利用光电转换器在接收端对光信号进行接收，重新转化为数字信号，完成传输信号的任务。

光源是数字光纤通信中的主要信号，因此，选择传输码，对于数字通信来说非常重要。很多码型都可以应用在光纤通信当

中，例如伪双极性码、插入比特码、mBnB码等。在实际选择中，应当注重选择具有一定独立性的比特序列，可以检测的接收误码、误码的扩展性很小，为了提取信息方便，不能有长串的1或0出现，同时还应控制较少的码速率提升较低的码光功率代价。电子式互感器由于具有较短的传输距离，并且在能量供应中可能存在一定的问题，因此，难以有效的通过以上的编码方式加以实现。

因此，利用数字传输的方式，采用数据编码、V/F-F/V、异步串行传输等方法，能够更好的确保测量精度。在光纤数字通信当中，应当先编码数字信号，然后通过光纤进行传输，在电子互感器当中，也可应用这种方法。根据电子式互感器的特点来看，在传输信号的过程中，可以采用双稳触发器、门电路触发器等。在开始每个数据的时候，对输出状态利用双稳触发器进行翻转，在中间时段的数据当中，如果数据为0，则保持不变的双稳触发器状态，如果数据为1，则其输出状态由双稳触发器再次进行翻转[5]。

在这种编码方式的实现当中，为了更好的发挥作用，应当确保初始状态为0的编码电路，并根据系统时钟频率的二分之一设定数据时钟频率。在低压侧当中，为了对原始数据进行更为准确的翻译，应当在低压侧恢复和处理相应的时钟和数据。在数字通信技术的应用当中，时钟信号的恢复发挥着至关重要的作用，对于电子互感器整个系统的传输质量、传输距离等，都会产生极大的影响和作用。在恢复时钟信号的步骤中，其目的是为了更好的判断接收到的数据信号，对稳定的数据信号进行恢复，从而将抖动和噪声除去，为后续的处理和传输提供便利，在这样的情况下，能够提供相应的特别信号，为系统的良好运行提供支持。

4　结论

在当前的社会当中，电力能源是一种非常重要的能源，因此电力系统的良好运行状态有着重要的意义。在电力系统运行状态的控制与检测当中，电子式互感器是一种十分常用的设备，对于电力系统网络的良好运行发挥着极大的作用。随着科技的发展，在电子式互感器当中，数字技术得到了更为良好的应用，而其中的数字同步技术、数字通信技术等，在实际应用当中也发挥出了更为良好的作用和效果。

参考文献

[1]杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012,02:40-43+47.

[2]罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012,09:77-81+91.

[3]张明珠,李开成,李振兴,易杨.基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计[J].电力系统保护与控制,2010,15:114-118.

[4]袁宇波,卜强生,高磊,张道农,陈久林,宋亮亮.智能变电站数字采样延时特性分析与试验[J].电力系统自动化,2013,24:76-80+88.

[5]朱超,梅军,黄灿,倪玉玲,郑建勇.测量用电子式互感器的延时补偿设计[J].电力系统自动化,2013,21:184-189.

李泽（1994—），男，湖北黄冈人，湖北科技学院电子信息工程学院本科在读，研究方向：电子信息。

作者简介：