电子式电流互感器工程应用研究

彭南

【摘 要】近年来，随着智能电网概念的提出，数字化变电站乃至智能变电站的建设成为必然趋势。电子式互感器是数字化变电站和智能变电站的标志性设备，作为二次系统数据源头的智能化一次设备，其重要性不言而喻。虽然国内外已有不少电子式互感器产品，但应用经验缺乏是推广应用的最大阻碍之一。文章从电子式电流互感器的构成为切入点，介绍了其具体分类以及实际应用情况，希望为后续的应用和研究提供参考。

【关键词】电子式；电流互感器；工程应用

【中图分类号】TH86 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2018）12-0055-01

引言

电子式互感器是在现代电力系统中发挥着十分重要的作用，其主要作用是为电能计量、测量、控制和保护等装置提供电流和电压信号，进而保证相关设备的工作精度。电子式电流互感器的应用，大大提高了电力系统的安全性、稳定性以及经济性，是现代化电力系统中必不可少的设备。近年来，相关单位对电子式电流互感器进行了深入研究，已经取得了较大的成果，该产品也具有很好的应用前景。一、电子式互感器的构成

电子式互感器一般是由传感模块与合并单元组成的，传感模块又叫做遠端模块，通常安装在电路的高压一次侧，主要作用是采集、调节一次电压或电流，并将其转化成数字信号。合并单元安装在电路的二次侧，主要作用是将一次侧传来的数字信号进行合并处理。电子式互感器结构基本原理图如图1所示。

对电子式电流互感器，按高压侧是否需要电源供电可分为有源式和无源式。

有源式（下面简称ECT）：高压侧采用罗氏线圈或LPCT感应电流，经过A/D转换之后用光模块发送到低压侧的数据处理单元。高压侧的电源来自于小CT取电或激光供电，小CT取电通过从线路上感应取能；激光供电通过光纤将大功率激光器发出的光传送到传感头部分，然后用光电池转化为电能，当作高压侧采集电路的供电使用。

无源式（下面简称OCT）分为：全光纤式、磁光玻璃式。全光纤式（下面简称FOCT）：在待测电流的线路上设置感应光纤环，待测电流产生的磁场使光纤中传输的光偏振面旋转，通过检偏器检出的光强变化或者相位变化，计算偏振变化及对应的线路电流；磁光玻璃式（下面简称MOCT）：在待测电流的线路周围设置磁光玻璃，待测电流产生的磁场使光偏振面旋转，通过检偏器检出的光强变化计算偏振变化及对应的线路电流。三、实际应用方案

据统计，目前国内已投运的数字化变电站采用Rogowski线圈型的较多，GIS变电站和AIS变电站均有应用。

实际应用中，Rogowski线圈型电子式电流互感器传感技术相对成熟，采集技术相对简单，只需对传感线圈输出的电压信号进行积分放大、模数转换（analog2digital，A/D）采样等处理，通过私有协议接入合并单元，因此输出数据较稳定。

因线圈传感输出为电信号，一次侧需电光转换，所以存在高电位采集器需独立供能的问题。在GIS变电站中，采集器安装在接地外壳上，可直接用变电站直流电源供电，无需独立供能。在AIS变电站中，处于高电位采集器的供能成为当前的一大技术难关，至今未有理想的供能方式，目前大都采取激光供能和母线取能相配合的方式；虽然能实现无缝切换，但在实际应用中，切换过程降低了采集系统工作的可靠性，如电流在切换临界值附近波动时，应避免出现频繁切换。

另外，在运行维护方面，一次侧因有电路板，一旦在运行期间电路板故障，则必须拉闸停电才能更换；一次侧电路板上的元器件在高电场强度下其可靠性极为重要，采取的均压和屏蔽措施是否有效，直接影响元器件能否长期安全运行。工程应用中还发现Rogowski线圈型电子式电流互感器输出存在一定的直流分量，如图2所示。

纯光纤型电子式电流互感器应用的传感技术先进，摆脱了电磁感应定律，但受光学技术限制，传感头工作稳定性有待考证；其传感原理基于法拉第磁光效应，传感介质为光纤，故传感头体积较罗氏线圈型小很多。由于传感光纤输出光信号，故采集器可下放至二次侧，一二次侧不存在电磁关系，也不存在一次侧采集器的供能问题。

传感头制作工艺复杂，属于精密型制作，需耗费大量人力物力，目前还难以实现批量生产，导致生产成本偏高。另外，光学传感头敏感度高，容易受环境如温度、振动等的影响，会导致精度不佳、输出不稳定。在实际应用中，为给采集器提供良好的工作环境，安装了温度调节器，器件的增加降低了可靠性，还增加了该调节器的监视和维护问题，增加了巡检工作的难度。结语

电子式电流互感器的主要技术优势体现在两方面：第一，传感头无需供电；第二，可以对直流电流进行测量。目前，电子式电流互感器的技术要求较高，制造工艺也比较复杂，因此，限制了该产品在电力系统中的大规模应用。因此，相关工作人员应该针对电子式电流互感器的这些缺陷展开深入研究，进而提高该产品的工作稳定性，解决相关的技术性问题，进而推动我国电力事业的发展。

参考文献

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