电子式互感器误差校验综述

李广山　刘卫新　尹文庆　潘霞

摘 要：电子式互感器是数字化变电站的重要部件，其误差校验不同于传统互感器，本文对电子式互感器原理进行了阐述，将电子式互感器与传统互感器进行了误差对比分析，介绍了当前电子式互感器校验方法。

关键词：电子式互感器；合并单元；数字计量；误差校验

随着智能电网的大力发展，传统互感器在智能电网自动化、互动化、信息化需求方面已经略显不足，电子式互感器体积小、没有电磁饱和、频带响应宽、绝缘可靠，便于向数字化、微机化发展，将会在数字化变电站中广泛应用。

电子式互感器输出大部分是数字信号，而与其作比较测量的标准器却是输出模拟量的电磁互感器，而且角差的形成受数据传输时间和处理时间影响，不同于传统互感器一、二次相位移相减即角差，目前全国各地纷纷建设智能变电站，但采用数字计量还处于研究阶段，对电子式互感器的校验方法也一直是研究的热点。

1 电子式互感器原理

1.1 电子式互感器分类

电子式互感器按一次传感单元是否需要供电一般分为有源型和无源型，有源型电子式互感器利用电磁感应原理变换被测信号[1]，无源型电子式互感器应用的是磁光效应原理，传感头采用块状玻璃或全光纤，不需供电电源，又称光学互感器。

1.2 电子式互感器基本原理

电子式互感器可大致分为本体和合并单元两部分，本体包括一次传感器、一次转换器、传输系统、二次转换器等，一次传感器作用是将一次大模拟量转换成小模拟信号，该小模拟信号与一次信号成线性关系，一次转换器将该模拟小信号进行采集并转换为适合光纤传输的信号，通过光纤传输给二次转换器，转换为数字信号输出，或直接输出模拟信号。合并单元是用来對二次转换器的数据进行时间相关组合的物理单元，其主要功能是同步采集多路电子式互感器输出的数字信号后按照标准规定的格式发送给保护、计量等设备[2]。电子式互感器基本原理如图1.1。

1.3 电子式互感器优势

相比于传统电磁互感器，电子式互感器有以下优点：

1）电子式互感器采用光纤传输信号，不会产生采用电缆传输时的附加误差，准确等级提高。

2）电磁式互感器的一次侧与二次侧之间通过铁芯耦合，绝缘结构复杂，且具有电磁饱和和铁磁谐振问题。而电子式互感器将高压侧信号通过传感器变换后通过光纤传递到二次侧，将高低压完全隔离，且二次短路或开路不会给设备和人身产生危险，提高了安全性，由于无铁芯，亦没有电磁饱和等问题。

3）电磁饱和会影响测量范围，电子式互感器比传统电磁互感器测量范围宽。

4）电子式互感器不充油，不会有易燃易爆问题。

2 电子式互感器误差

2.1 传统互感器误差

互感器比差为二次有效值乘额定变比，与一次有效值的差值，再与一次有效值之比的百分数。互感器角差为二次信号相位与一次信号相位之差。

传统互感器误差受铁芯材料、二次负荷大小及性质、电网频率影响，铁芯材料磁导率越大，误差越小，二次负荷越大误差越大，频率增大时互感器误差降低。

2.2 电子式互感器比差

电子式电流互感器输出为模拟量时，比差形式与传统电磁互感器相似，差别在于电子式电流互感器和电子式电压互感器二次侧均为小电压信号。输出为数字量时，二次信号为数字量所对应模拟量大小。

2.3 电子式互感器角差

对于电子式互感器，由于数据处理和传输需要时间，这个延时也会产生相位差，不能将二次相位移减一次相位移的相位差当做电子式互感器角差，还应减去因额定相位差和额定延时时间产生的偏移量。

3 电子互感器的误差校验方法

3.1 传统互感器校验方法

传统互感器校验常用测差法，需要互感器校验仪、被测互感器、标准互感器、升流或升压器、负荷箱等，当标准互感器的准确级比被试互感器高2级时，即标准互感器实际误差小于被试互感器允许误差1/5，那么标准互感器本身误差可略去不计，即二次之差即为被试互感器误差，接线时将被测互感器与标准互感器接成差值回路形式，由校验仪测出比差和角差。

3.2 电子式互感器校验方法

由于目前电子式互感器的精度尚且不满足作为标准器，因此在对电子式互感器进行校准时，依然由传统电磁式互感器充当标准器[3]。模拟量输出的电子式互感器校验输出为小电压，校验与传统互感器原理一致，但由于传统电磁式互感器输出信号与电子式互感器输出模拟信号差别较大，只有将两者转换为同种信号才能进行比较，因此或将被测互感器输出数字量进行D/A变换后与标准器比较，或将标准器输出进行A/D转换后与被测互感器输出进行比较。前者会将D/A变换器处理产生误差叠加到被测互感器，所以一般采用后者方法。由于要对两个信号分别采样同时输入校验仪进行计算，时钟不同步对误差也有影响，目前主要有同步脉冲法和固定延时法，同步脉冲法通过同步脉冲进行同步采样，而固定延时法利用传输延时的固定性进行误差校准，比较依赖于绝对延时，会受网络通讯影响，一般采用同步脉冲法，如图3.1。

4 结束语

现阶段，智能变电站已成为未来变电站建设的发展方向，数字化计量是其中的重要部分，电子式互感器有力推动了数字化计量系统的发展。对电子式互感器校验方法的研究有利于精确电子式互感器的误差，推动了数字化电能计量发展，进而促进新疆智能电网的发展。

参考文献

[1]丁涛，何志强，杨乃贵，等.电子式互感器现场误差校验的应用研究[J].电测与仪表，2011，48（11）：29-32.

[2]燕沙.基于以太网的电子式互感器校验方法研究[D].华中科技大学，2007.

[3]李航康.电子式互感器误差校验的研究与实践[D].华北电力大学，2013.endprint