數(shù)字化變電站高壓專業(yè)調(diào)研報(bào)告

1、“數(shù)字化變電站”高壓專業(yè)調(diào)研報(bào)告貴 州 電 力 試 驗(yàn) 研 究 院2009年7月工作部門(mén)：高壓所工作人員：劉華麟編 寫(xiě) 人：審 核：批 準(zhǔn)：批準(zhǔn)日期： 年 月 日數(shù)字化變電站高壓專業(yè)調(diào)研報(bào)告近年來(lái)隨著基于光學(xué)和電子學(xué)原理的電子式電壓、電流互感器技術(shù)的不斷發(fā)展，常規(guī)模擬信號(hào)和控制電纜將逐步被光電數(shù)字信號(hào)和光纖代替。智能化的一次設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)；同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互操作，最終真正實(shí)現(xiàn)電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與資源共享。國(guó)際電工委員會(huì)TC57制定了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，因此數(shù)字化變電站主要核心技術(shù)體現(xiàn)在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)以及電子式互感器的應(yīng)用上，這兩大技術(shù)的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)的變電站帶來(lái)了巨大的革命性影響，也代表了未

2、來(lái)變電站技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢(shì)方向。目前在國(guó)內(nèi)將光電式互感器技術(shù)應(yīng)用于變電站的已有幾十座，貴州電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)還沒(méi)有，正準(zhǔn)備上第一個(gè)220kV戶內(nèi)GIS數(shù)字化變電站會(huì)文變。為了學(xué)習(xí)數(shù)字化變電站及對(duì)數(shù)字化變電站運(yùn)行管理等技術(shù)，2009.7.72009.7.15在貴州電網(wǎng)公司工程部、建管中心的領(lǐng)導(dǎo)下，組織了貴陽(yáng)供電局、試研院與設(shè)計(jì)院對(duì)北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司、國(guó)電南瑞科技股份有限公司、南京新寧光電自動(dòng)化有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司、江蘇金智科技股份有限公司進(jìn)行了調(diào)研收資工作，我有幸參加了這次調(diào)研收資工作，現(xiàn)把我這次調(diào)研工作情況報(bào)告如下。1、調(diào)研單位概況(單位按考察

3、順序)1.1、北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司成立于1994年，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化及繼電保護(hù)裝置的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，是為電力系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。目前在數(shù)字化變電站中做監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及間隔層設(shè)備，一次的電子式互感器設(shè)備已研制出來(lái)，還在試驗(yàn)階段。1.2、國(guó)電南瑞科技股份有限公司國(guó)電南瑞科技股份有限公司成立于2001年2月28日，是由南京南瑞集團(tuán)公司作為主發(fā)起人，以南京南瑞集團(tuán)公司下屬三家分公司的資產(chǎn)經(jīng)過(guò)重組，聯(lián)合其它七家戰(zhàn)略投資者共同發(fā)起設(shè)立，2003年9月24日在上海證券交易所上市，2006年完成股權(quán)分置改革工作。主要生產(chǎn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、變

4、電站自動(dòng)化、軌道交通及電氣保護(hù)自動(dòng)化、電力市場(chǎng)技術(shù)支持、電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)、配電自動(dòng)化、農(nóng)電自動(dòng)化、火電廠及工業(yè)控制自動(dòng)化等設(shè)備。南瑞科技股份有限公司與中國(guó)航天時(shí)代電子公司合資成立了南瑞航天電氣控制技術(shù)有限公司，該公司致力于電網(wǎng)數(shù)字化管理及相關(guān)裝備的研究、開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售、服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)企業(yè)，大力發(fā)展符合電力系統(tǒng)要求的光CT和光PT的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，并拓展同源技術(shù)應(yīng)用于計(jì)量表計(jì)、保護(hù)、控制、故障錄波等電力系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。1.3、南京新寧光電自動(dòng)化有限公司南京新寧光電公司是專業(yè)從事電子式互感器、電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)銷(xiāo)售和工程服務(wù)的一家搞新技術(shù)企業(yè)。該企業(yè)生產(chǎn)OE

5、T 700系列電子式互感器，包括電流電壓組合式互感器、電流互感器、電壓互感器，電壓等級(jí)涵蓋10kV至500kV；安裝類(lèi)型包括支柱式、GIS式、PASS式、開(kāi)關(guān)式、套管式等。1.4、南京南瑞繼保電氣有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司專業(yè)從事電力系統(tǒng)保護(hù)和控制領(lǐng)域的技術(shù)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)銷(xiāo)售和工程服務(wù)，是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、國(guó)家規(guī)劃布局內(nèi)重點(diǎn)軟件企業(yè)、中國(guó)軟件百?gòu)?qiáng)企業(yè)和中國(guó)電氣工業(yè)百?gòu)?qiáng)企業(yè)。1.5、國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司是1999年在上海證卷交易所上市，前身是南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠，公司主要從事輸變電繼電保護(hù)、電網(wǎng)自動(dòng)化、電廠自動(dòng)化、水電自動(dòng)化、工業(yè)及軌道交通自動(dòng)

6、化、電力節(jié)能環(huán)保、水環(huán)保工程等技術(shù)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售和工程服務(wù)等。1.6、江蘇金智科技股份有限公司江蘇金智科技股份有限公司是源于東南大學(xué)，創(chuàng)建于1995年，原名為東大金智科技，后改名為江蘇金智科技股份有限公司，2006年在深圳證卷交易所上市。公司主要生產(chǎn)電網(wǎng)保護(hù)及安全控制、變電站保護(hù)與自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化、用配電自動(dòng)化、發(fā)電廠電氣自動(dòng)化和水利自動(dòng)化設(shè)備等。公司目前沒(méi)有生產(chǎn)電子式互感器類(lèi)產(chǎn)品。2、電子式互感器研究生產(chǎn)情況2.1、國(guó)電南瑞科技股份有限公司圖1 工作接線圖今年6月該公司生產(chǎn)的全光纖電子式NAE-GL系列電流互感器通過(guò)江蘇省信息產(chǎn)業(yè)廳主持的技術(shù)成果鑒定，委員會(huì)一致認(rèn)為，NAE-G

7、L系列全光纖電子式電流互感器解決了光纖電子式電流互感器一般存在的穩(wěn)定性差，易受溫度、外磁場(chǎng)、振動(dòng)以及應(yīng)力雙折射影響等技術(shù)難題；采用閉環(huán)控制等技術(shù)，測(cè)量精度高、頻帶寬且無(wú)飽和現(xiàn)象；技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、性能可靠，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，多項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，在電網(wǎng)數(shù)字化領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。NAE-G系列互感器基本工作原理是利用磁光法拉第效應(yīng)，通過(guò)光波在通電導(dǎo)體的磁場(chǎng)作用下，光的傳播發(fā)生相位變化，檢測(cè)光強(qiáng)的相位變化，測(cè)出對(duì)應(yīng)電流大小。工作接線如圖1所示，工作原理如圖2所示，光波相位如圖3所示。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：敏感元件和傳輸元件都是光纖；輸入輸出光路為統(tǒng)一路徑，提高了抗干擾能力，安全可靠

8、性高；也采用獨(dú)特的閉環(huán)控制技術(shù)，動(dòng)態(tài)范圍大和精度高。圖2 工作原理圖圖3 光波相位變化圖2.2、南京新寧光電自動(dòng)化有限公司南京新寧光電自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的OET700系列數(shù)字式光電電流電壓互感器，是利用電磁感應(yīng)原理的Rogowski線圈以及串行感應(yīng)分壓器實(shí)現(xiàn)的混合式交流電流電壓互感器。OET700系列包括電流電壓互感器，電流互感器，電壓互感器。如圖4所示，傳感頭部件包括串行感應(yīng)分壓器、Rogowski線圈、采集器等。傳感頭部件與電力設(shè)備的高壓部分等電位，傳變后的電壓和電流模擬量由采集器就地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采集器與合并器間的數(shù)字信號(hào)傳輸及激光電源的能量傳輸全部通過(guò)光纖來(lái)進(jìn)行。電流互感器傳感頭部件

9、如下圖5所示，P1-P2是一次導(dǎo)線，N1-N2是取能線圈，1S1-1S2是測(cè)量用低功率線圈，1L1-1L2是保護(hù)用羅氏線圈。如有多個(gè)測(cè)量線圈和保護(hù)線圈，則為2S1-2S2和2L1-2L2等，P1和1S1、1L1等是同名端，P2和1S1、1L1等是對(duì)應(yīng)端。1L1-1L2輸出的信號(hào)在相位上超出P1-P2中電流信號(hào)90o.圖4 OET700系列互感器工作框圖圖5 電流互感器傳感頭部件圖6 電壓互感器分壓原理圖數(shù)字式光電電壓互感器是利用串行感應(yīng)分壓器實(shí)現(xiàn)的電壓互感器，分壓原理如下圖6所示，在額定電壓下數(shù)字量輸出為1.5V。將電流電壓結(jié)合在一起，就是電子式電流電壓互感器，傳感頭部件由電流傳感器，串接式感

10、應(yīng)分壓器，采集器單元（OESC），取能線圈，光電轉(zhuǎn)換單元，屏蔽環(huán)，鋁鑄件等構(gòu)成。對(duì)于10kV35kV互感器，傳感頭部件中不包含采集器單元，模擬信號(hào)直接由合并器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，如圖7所示。圖7 傳感頭部件及信號(hào)柱結(jié)構(gòu)圖信號(hào)柱由環(huán)氧筒構(gòu)成支撐件，筒內(nèi)填充絕緣脂，以增強(qiáng)絕緣并保護(hù)光纜。2.3、南京南瑞繼保電氣有限公司南瑞繼保電氣有限公司現(xiàn)已在獨(dú)立開(kāi)發(fā)電子式互感器，有光學(xué)電流互感器、光學(xué)電壓互感器、光學(xué)電流電壓互感器，電子式電流電壓互感器就是將電流互感器和電壓互感器組合為一體。產(chǎn)品分為獨(dú)立型電子式互感器與GIS型電子式互感器。2.3.1. 獨(dú)立型電子式互感器2.3.1.1 電子式電流互感器電子式電流互感

11、器采用低功率鐵芯線圈（LPCT）傳感測(cè)量電流，采用空芯線圈傳感保護(hù)電流，這樣可使電流互感器具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度、較大的動(dòng)態(tài)范圍及較好的暫態(tài)特性，采用硅橡膠復(fù)合絕緣子，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、體積小、重量輕。激光器驅(qū)動(dòng)電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元計(jì)量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜P1P2三相合并合并單元遠(yuǎn)端模塊取能線圈LPCT空芯線圈計(jì)量、保護(hù)、測(cè)控圖7 電子式電流互感器結(jié)構(gòu)原理示意圖圖7所示為電子式電流互感器的結(jié)構(gòu)原理圖。電子式電流互感器主要由四部分組成：（1）一次傳感器，一次傳感器位于高壓側(cè)，包括一個(gè)低功率CT、兩個(gè)空芯線圈、一個(gè)高壓電流取能線圈。低功率CT用于傳感測(cè)量級(jí)電流信號(hào)，空芯線

12、圈用于傳感保護(hù)級(jí)電流信號(hào)，取能線圈用于從一次電流獲取電能供遠(yuǎn)端電子模塊工作；（2）遠(yuǎn)端電子模塊，遠(yuǎn)端電子模塊也稱一次轉(zhuǎn)換器，位于高壓側(cè)。電子式電流互感器有兩個(gè)完全相同遠(yuǎn)端模塊，兩個(gè)遠(yuǎn)端模塊互為備用，保證互感器具有較高的可靠性。遠(yuǎn)端電子模塊接收并處理低功率CT及空芯線圈的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端電子模塊的輸出為串行數(shù)字光信號(hào)。遠(yuǎn)端電子模塊的工作電源由合并單元內(nèi)的激光器或高壓電流取能線圈提供，當(dāng)一次電流小于20A時(shí)遠(yuǎn)端模塊的工作電源由激光器提供，當(dāng)一次電流大于20A時(shí)遠(yuǎn)端模塊的工作電源由高壓電流取能線圈提供，兩種供電方式可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換；（3）光纖絕緣子，絕緣子為內(nèi)嵌光纖的實(shí)芯支柱式復(fù)合絕緣子。絕緣子內(nèi)嵌8根

13、62.5/125um的多模光纖，實(shí)際使用4根光纖（兩根傳輸激光，兩根傳輸數(shù)字信號(hào)），另外4根光纖備用。光纖絕緣子高壓端光纖以ST頭與遠(yuǎn)端模塊對(duì)接，低壓端光纖以熔接的方式與傳輸信號(hào)的光纜對(duì)接；（4）合并單元，合并單元置于控制室，合并單元一方面為遠(yuǎn)端模塊提供供能激光，另一方面接收并處理三相電流互感器及三相電壓互感器遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，對(duì)三相電流電壓信號(hào)進(jìn)行同步，并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議（IEC60044-8或IEC61850-9-1/2）輸出供二次設(shè)備使用。合并單元的輸出信號(hào)采用62.5/125um多模光纖傳送，接頭為ST型。2.3.1.2 電子式電壓互感器電子式電壓互感器采用電容分壓器傳感被測(cè)電

14、壓，體積較小、重量較輕、線性度好。合并單元PIN數(shù)據(jù)處理計(jì)量三相合并復(fù)合絕緣子電容分壓器絕緣介質(zhì)遠(yuǎn)端模塊光纜計(jì)量、保護(hù)、測(cè)控圖8 電子式電壓互感器結(jié)構(gòu)原理示意圖電子式電壓互感器主要由三部分組成：（1）電容分壓器，電容分壓器將被測(cè)高電壓分出一較低電壓信號(hào)給遠(yuǎn)端模塊進(jìn)行處理。電容分壓器采用已在系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用的CVT電容分壓器，性能穩(wěn)定可靠。電容分壓器的外絕緣采用硅橡膠復(fù)合絕緣子，重量較輕。電容分壓器可以兼作載波通訊；（2）遠(yuǎn)端電子模塊，遠(yuǎn)端電子模塊也稱一次轉(zhuǎn)換器，位于低壓側(cè)的底座內(nèi)。電子式電壓互感器有兩個(gè)完全相同遠(yuǎn)端模塊，兩個(gè)遠(yuǎn)端模塊互為備用，保證互感器具有較高的可靠性。遠(yuǎn)端電子模塊接收并處理

15、電容分壓器的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端電子模塊的輸出為串行數(shù)字光信號(hào)。遠(yuǎn)端電子模塊的工作電源由變電站內(nèi)直流220V或直流110V電源提供；（3）合并單元，合并單元置于控制室，合并單元同時(shí)接收并處理三相電壓互感器及三相電流互感器遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，對(duì)三相電流電壓信號(hào)進(jìn)行同步，并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議（IEC60044-8或IEC61850-9-1/2）輸出供二次設(shè)備使用。合并單元的輸出信號(hào)采用62.5/125um多模光纖傳送，接頭為ST型。圖8為電子式電流互感器的結(jié)構(gòu)原理圖。2.3.1.3 電子式電流電壓組合互感器電子式電流電壓組合互感器將電流互感器和電壓互感器組合為一體，主要由四部分組成：（1）一次電流傳

16、感器，一次電流傳感器位于高壓側(cè)，包括一個(gè)低功率CT、兩個(gè)空芯線圈、一個(gè)高壓電流取能線圈。低功率CT用于傳感測(cè)量級(jí)電流信號(hào)，空芯線圈用于傳感保護(hù)級(jí)電流信號(hào)，取能線圈用于從一次電流獲取電能供遠(yuǎn)端電子模塊工作；（2）遠(yuǎn)端電子模塊，遠(yuǎn)端電子模塊也稱一次轉(zhuǎn)換器，位于高壓側(cè)。互感器有兩個(gè)完全相同的遠(yuǎn)端模塊，兩個(gè)遠(yuǎn)端模塊互為備用，保證互感器具有較高的可靠性。遠(yuǎn)端電子模塊同時(shí)接收并處理低功率CT、空芯線圈及電容分壓器的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端電子模塊的輸出為串行數(shù)字光信號(hào)。遠(yuǎn)端電子模塊的工作電源由合并單元內(nèi)的激光器或高壓電流取能線圈提供，當(dāng)一次電流小于20A時(shí)遠(yuǎn)端模塊的工作電源由激光器提供，當(dāng)一次電流大于20A時(shí)遠(yuǎn)端模

17、塊的工作電源由高壓電流取能線圈提供，兩種供電方式可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換；（3）電容分壓器，電容分壓器將被測(cè)高電壓分出一較低電壓信號(hào)給遠(yuǎn)端模塊進(jìn)行處理，分壓信號(hào)從電容分壓器的高壓端引出。電容分壓器采用已在系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用的CVT電容分壓器，性能穩(wěn)定可靠。電容分壓器的外絕緣采用硅橡膠復(fù)合絕緣子，重量較輕。在復(fù)合絕緣子的環(huán)氧筒外側(cè)嵌有8根62.5/125um的多模光纖，用以傳輸激光及數(shù)字信號(hào)，實(shí)際使用4根光纖（兩根傳輸激光，兩根傳輸數(shù)字信號(hào)），另外4根光纖備用。高壓端光纖以ST頭與遠(yuǎn)端模塊對(duì)接，低壓端光纖以熔接的方式與傳輸信號(hào)的光纜對(duì)接。電容分壓器可以兼作載波通訊；（4）合并單元，合并單元置于控制室，合并

18、單元一方面為遠(yuǎn)端模塊提供供能激光，另一方面接收并處理三相電流電壓互感器遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，對(duì)三相電流電壓信號(hào)進(jìn)行同步，并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議（IEC60044-8或IEC61850-9-1/2）輸出供二次設(shè)備使用。合并單元的輸出信號(hào)采用62.5/125um多模光纖傳送，接頭為ST型。圖9為電子式電流電壓組合互感器的結(jié)構(gòu)原理圖。激光器驅(qū)動(dòng)電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元計(jì)量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜P1P2三相合并合并單元遠(yuǎn)端模塊取能線圈LPCT空芯線圈光纖復(fù)合絕緣筒絕緣介質(zhì)電容分壓器光纖計(jì)量、保護(hù)、測(cè)控圖9 電子式電流電壓組合互感器結(jié)構(gòu)原理示意圖2.3.1.4 互感器交接試驗(yàn)互感器

19、安裝前或安裝后進(jìn)行下列現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目：（1）外觀檢查，仔細(xì)檢查互感器的外觀有無(wú)損傷；（2）核對(duì)銘牌，核對(duì)產(chǎn)品的銘牌參數(shù)與使用要求是否一致；（3）短時(shí)工頻（或變頻）耐壓試驗(yàn)；（4）互感器變比測(cè)試（有條件時(shí)可進(jìn)行準(zhǔn)確度試驗(yàn)）；（5）極性檢驗(yàn)；（6）光纖傳光性能檢驗(yàn)。2.3.2. 氣體絕緣開(kāi)關(guān)（GIS）用電子式電流電壓互感器2.3.2.1 電子式電流電壓互感器電流互感器采用低功率鐵芯線圈（LPCT）傳感測(cè)量電流，采用空芯線圈傳感保護(hù)電流，這樣可使電流互感器具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度、較大的動(dòng)態(tài)范圍及較好的暫態(tài)特性。LPCT遠(yuǎn)端模塊*2LPCT電容環(huán)SF6一次導(dǎo)體空芯線圈空芯線圈電容環(huán)圖10 電子式電流電壓互

20、感器結(jié)構(gòu)圖GIS用電子式電流電壓互感器主要由三部分組成：（1）一次結(jié)構(gòu)主體，包括互感器罐體、變徑殼體、絕緣盆子、一次導(dǎo)體等，互感器罐體接地，內(nèi)裝電流電壓傳感器等部件，變徑殼體的主要作用是使電子式互感器能夠適用于不同廠家的GIS，一次導(dǎo)體固定于絕緣盆子上，一次導(dǎo)體與互感器罐體間充SF6絕緣氣體；（2）一次傳感器，包括兩套完全相同的傳感元件，每套傳感元件包括一個(gè)低功率CT、一個(gè)空芯線圈、一個(gè)同軸電容分壓器。低功率CT用于傳感測(cè)量級(jí)電流信號(hào)，空芯線圈用于傳感保護(hù)級(jí)電流信號(hào)，電容分壓器用于傳感電壓信號(hào)；（3）遠(yuǎn)端電子模塊，遠(yuǎn)端電子模塊也稱一次轉(zhuǎn)換器。電子式電流電壓互感器有兩個(gè)完全相同遠(yuǎn)端模塊，兩個(gè)遠(yuǎn)端

21、模塊互為備用，保證電子式互感器具有較高的可靠性。遠(yuǎn)端模塊接收并處理低功率CT、空芯線圈及電容分壓器的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端模塊輸出的串行數(shù)字光信號(hào)由光纜送至合并單元。遠(yuǎn)端模塊的工作電源由GIS匯控柜內(nèi)的DC220V（或DC110V）提供。一次傳感器及遠(yuǎn)端模塊均位于低壓側(cè)，雙重化冗余布置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示。2.3.2.2 電流傳感器電流傳感器利用空芯線圈及低功率CT傳感被測(cè)一次電流。低功率CT（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小。空芯線圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖11所示。空芯線圈不含鐵芯，具有很好的線性度?？招揪€圈的輸出信號(hào)

22、e與被測(cè)電流i有如下關(guān)系：式中m0為真空磁導(dǎo)率，n為線圈匝數(shù)密度，s為線圈截面積。據(jù)上式，利用電子電路對(duì)線圈的輸出信號(hào)進(jìn)行積分變換便可求得被測(cè)電流i。空芯線圈無(wú)鐵芯，其性能易受溫度及外磁場(chǎng)等干擾因素的影響。采取恰當(dāng)?shù)睦@制技術(shù)可減小干擾的影響，本產(chǎn)品繞制的空芯線圈受溫度及外磁場(chǎng)干擾的影響很小。i圖11 空心線圈2.3.2.3 電壓傳感器電壓傳感器利用利用同軸電容分壓器測(cè)量電壓。如圖12所示，為提高電壓測(cè)量的精度，改善電壓測(cè)量的暫態(tài)特性，在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號(hào)uo(t) 與被測(cè)電壓ui(t)有如下關(guān)系： ()式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。據(jù)上式，利用電子電路

23、對(duì)電壓傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分變換便可求得被測(cè)電壓。RSF6中間電極高壓導(dǎo)體C1C2uo圖12 電容分壓器2.3.2.4 互感器交接試驗(yàn)使用前，必須對(duì)產(chǎn)品充至額定氣壓，并進(jìn)行如下交接試驗(yàn)：（1）短時(shí)工頻（或變頻）耐壓試驗(yàn)（與GIS本體一起進(jìn)行）；（2）密封性檢測(cè)（與GIS本體一起進(jìn)行）；（3）SF6氣體水分含量試驗(yàn)（與GIS本體一起進(jìn)行）；（4）檢查各接地點(diǎn)是否可靠；（5）光纖傳光性能檢測(cè)；（6）互感器變比測(cè)試。2.4、國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的電子式互感器與南京南瑞繼保電氣有限公司的產(chǎn)品原理是一樣的，目前只生產(chǎn)獨(dú)立式的電子式互感器，包括電流電壓互感器、電流互感

24、器、電壓互感器，還沒(méi)有生產(chǎn)GIS用電子式互感器產(chǎn)品。PSET6000系列電子式互感器可實(shí)現(xiàn)交流高電壓大電流的傳變，并以數(shù)字信號(hào)形式通過(guò)光纖提供給保護(hù)、測(cè)量等相應(yīng)裝置；合并單元還具有模擬量輸入接口，可以把來(lái)自其它模擬式互感器的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以光纖以太網(wǎng)或光纖串行接口輸出數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了保護(hù)、計(jì)量等功能裝置的接線。電子式電流電壓互感器是利用電磁感應(yīng)原理的Rogowski線圈以及新型電容分壓器實(shí)現(xiàn)的混合式交流電流電壓互感器。產(chǎn)品系列包括電流電壓互感器，電流互感器，電壓互感器。該互感器涵蓋了傳統(tǒng)電磁式互感器的所有應(yīng)用場(chǎng)合，其中對(duì)交直流高壓、超高壓以及對(duì)精度、暫態(tài)特性要求高的場(chǎng)合尤其適合。圖13 互

25、感器工作框圖如圖13所示，傳感頭部件包括電容分壓器、Rogowski線圈、采集器等。傳感頭部件與電力設(shè)備的高壓部分等電位，傳變后的電壓和電流模擬量由采集器就地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采集器與合并單元間的數(shù)字信號(hào)傳輸及激光電源的能量傳輸全部通過(guò)光纖來(lái)進(jìn)行。3、電子式互感器技術(shù)性能比較基于光學(xué)傳感技術(shù)的無(wú)源光學(xué)電流互感器和無(wú)源光學(xué)電壓互感器以及基于空芯線圈的有源電子互感器有效克服了傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點(diǎn)，近20年來(lái)一直受到美國(guó)、日本、法國(guó)和中國(guó)等國(guó)學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注和深入研究，逐步成為互感器發(fā)展的主要方向。與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，電子式互感器具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在以下：（1）電子式互感器實(shí)現(xiàn)

26、的大電流傳變，使得光電電流互感器具有無(wú)磁飽和、頻率響應(yīng)范圍寬、精度高、暫態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。光電電壓互感器采用了串行感應(yīng)分壓器，解決了傳統(tǒng)電壓互感器可能出現(xiàn)鐵磁諧振的問(wèn)題；（2）采集器處于和被測(cè)量電壓等電位的密閉屏蔽的傳感頭部件中，采集器和合并器通過(guò)光纖相連，數(shù)字信號(hào)在光纜中傳輸，增強(qiáng)了抗EMI性能，數(shù)據(jù)可靠性大大提高；（3）光電互感器通過(guò)光纖連接互感器的高低壓部分，絕緣結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)單。以絕緣脂替代了傳統(tǒng)互感器的油或SF6，互感器性能更加穩(wěn)定，同時(shí)避免了傳統(tǒng)充油互感器滲漏油現(xiàn)象，也避免了SF6互感器的SF6氣體對(duì)環(huán)境的影響。無(wú)需檢壓檢漏，運(yùn)行過(guò)程中免維護(hù)；（4）無(wú)油設(shè)計(jì)徹底避免了充油互感器可能出現(xiàn)的

27、燃燒爆炸等事故；高低壓部分的光電隔離，使得電流互感器二次開(kāi)路、電壓互感器二次短路可能導(dǎo)致危及設(shè)備或人身安全等問(wèn)題不復(fù)存在；（5）光電互感器完備的自檢功能，若出現(xiàn)通訊故障或光電互感器故障，保護(hù)裝置將會(huì)因收不到校樣碼正確的數(shù)據(jù)而可以直接判斷出互感器異常；（6）價(jià)格低廉的光纖光纜的應(yīng)用，大大降低了光電互感器的綜合使用成本。由于絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在高壓和超高壓中，光電互感器這一優(yōu)點(diǎn)尤其顯著。目前幾個(gè)廠家生產(chǎn)的電子式電流互感器中，國(guó)電南瑞科技股份有限公司的NAE-GL系列產(chǎn)品是全光纖的，其余南京新寧光電自動(dòng)化有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司均采用的是Rogowski線圈與磁光玻

28、璃原理，其原理比較如下表1。表1 電子式互感器性能比較全光纖的電子式電流互感器性能較好，但由于需要使用陀螺儀，且價(jià)格貴導(dǎo)致其電流互感器產(chǎn)品價(jià)格貴。電子式電壓互感器使用的基本原理有電容分壓原理、電感分壓原理、電阻分壓原理，應(yīng)用于產(chǎn)品中的就電容分壓原理與電感分壓原理，南京新寧光電自動(dòng)化有限公司利用的是電感分壓原理；南京南瑞繼保電氣有限公司與國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司采用的是電容分壓原理；國(guó)電南瑞科技股份有限公司還沒(méi)有電子式電壓互感器產(chǎn)品。4、各種電子式互感器應(yīng)用情況目前全國(guó)多個(gè)省市已有新建或者改造的數(shù)字化變電站投入運(yùn)行，所采用的電子式互感器設(shè)備是國(guó)內(nèi)這幾家廠商提供的。南瑞科技股份的電子式互感器目前

29、應(yīng)用較少，只有幾個(gè)站，有敞開(kāi)式的也有GIS式的；南京新寧光電的應(yīng)用較多，基本是敞開(kāi)式變電站應(yīng)用；南瑞繼保的電子式互感器目前在GIS應(yīng)用較多，敞開(kāi)式的也有；目前掌握的資料中有南自的數(shù)字化產(chǎn)品已應(yīng)用于多個(gè)35kV-500kV變電站，但電子式互感器的應(yīng)用情況方面的資料沒(méi)有找到。如下表2所示電子式互感器應(yīng)用情況表。表2 電子式互感器應(yīng)用情況表項(xiàng)目單位工程名稱設(shè)備名稱電壓等級(jí)規(guī)格型號(hào)數(shù)量生產(chǎn)廠家河北省承德電力公司110kV西地變電站改造電子式電壓互感器110 kVNAL-GL3只南瑞科技廣東電網(wǎng)江門(mén)供電局110kV沙坪變電站改造電子式電壓互感器110 kVNAL-GL18只南瑞科技上海市電力公司220k

30、V南匯變電站科研工程電子式電壓互感器220 kVNAL-GL4只南瑞科技上海市電力公司110kV封周變電站工程電子式電壓互感器110 kVGIS式NAL-GL18只南瑞科技上海市電力公司110kV蒙自變電站工程電子式電壓互感器110 kVGIS式NAL-GL27只南瑞科技南京供電局六合220kV變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ3只南京新寧甘肅蘭州供電局蘭州永登330kV變電站電子式互感器330kVOET733ACTZ3只南京新寧河南焦作供電局河南焦作修武220kV變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ9只南京新寧內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局杜爾伯特220kV變電站電子式互感器

31、220kVOET722ACTZ14只南京新寧OET722AVTZ9只國(guó)網(wǎng)公司500KV江西吉安變電站電子式互感器500kVOET750ACTZ3只南京新寧華電國(guó)際電力股份有限公司寧夏代表處?kù)`武電廠一期(2*600MW)機(jī)組電子式互感器220kVOET722ACTL2只南京新寧重慶大學(xué)220kV數(shù)字化（教學(xué)）變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ3組南京新寧山西地方電力電網(wǎng)有限公司山西交口220kV變電子式互感器220kVOET722ACTZ10只南京新寧OET722AVTZ6只山西興光輸電有限公司興縣220kV變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ9只南京新寧OET722A

32、VTZ7只廣東中山電業(yè)局三鄉(xiāng)220KV變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ33只南京新寧OET722AVTZ13只河北省邯鄲電業(yè)局大名220kV數(shù)字化變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ15只南京新寧OET722AVTZ8只華北電網(wǎng)唐山供電公司郭家屯220kV數(shù)字化變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ15只南京新寧OET722AVTZ18只天津市電力公司陳甫220kV變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ15只南京新寧OET722AVTZ6只云南電網(wǎng)公司昆明供電局220kV晉城數(shù)字化變電站電子式互感器220kVOET722ACTZ8只南京新寧OET

33、722AVTZ6只江蘇省電力試驗(yàn)研究有限公司江蘇省電力試驗(yàn)研究有限公司實(shí)驗(yàn)室電子式互感器220kVOET722ACTZ3只南京新寧中電投南陽(yáng)方城風(fēng)力發(fā)電有限公司南陽(yáng)方城23.25MW風(fēng)電場(chǎng)工程電子式電流互感器110kVOET700系列7只南京新寧山東泰開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)有限公司荷澤110kV都司變電站電子式電流互感器110kVOET700系列21只南京新寧鄭州電力物資公司220kV陳莊數(shù)字化變電站工程電子式電流互感器110kVOET700系列6只南京新寧天津市電力公司物流管理中心陳甫220kV變電站電子式電流互感器110kVOET700系列27只南京新寧煙臺(tái)電力物資有限責(zé)任公司大季家變電站電子式電流互感器110KVOET700系列18只南京新寧安徽銅陵供電局周沖220kV變電站電子式互感器220kVGIS式電子互感器3只南瑞繼保山東青島供電局午山變220kV變電站電子式互感器220kVGIS式電子互感器15只南瑞繼保江西南昌供電局董家窯220kV變電站電子式互感器110kVGIS式電子互感器15只南瑞繼保河北保定供電局安新220kV變電站電子式互感器220kVGIS式電子互感器18只南瑞繼保云南昆明供電局吳家營(yíng)110kV變電站電子式互感器110kVGIS式電子互感器15只南瑞繼保吉林長(zhǎng)春供電局孟