智能變電站技術(shù)案例p99

華北北電電力力大大學(xué)學(xué)電電氣氣與與電電子子工工程程學(xué)學(xué)院院肖仕仕武武教5樓B309NorthChinaElectricPowerUniversity智能能變變電電站站技技術(shù)術(shù)案案例例智能能化化變變電電站站概概述述-定義義?《《智能能變變電電站站技技術(shù)術(shù)導(dǎo)導(dǎo)則則》給出出的的定定義義：：采采用用先先進(jìn)進(jìn)、、可可靠靠、、集集成成、、低低碳碳、、環(huán)環(huán)保保的的智智能能設(shè)設(shè)備備，，以以全全站站信信息息數(shù)數(shù)字字化化、、通通信信平平臺臺網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化化、、信信息息共共享享標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化為為基基本本要要求求，，自自動動完完成成信信息息采采集集、、測測量量、、控控制制、、保保護護、、計計量量和和監(jiān)監(jiān)測測等等基基本本功功能能，，并并可可根根據(jù)據(jù)需需要要支支持持電電網(wǎng)網(wǎng)實實時時自自動動化化控控制制、、智智能能調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)、、在在線線分分析析決決策策、、協(xié)協(xié)同同互互動動等等高高級級功功能能的的變變電電站站。。智能變電電站派生生于智能能電網(wǎng)智能變電電站技術(shù)術(shù)導(dǎo)則是是智能變變電站建建設(shè)的綱綱領(lǐng)性技技術(shù)指導(dǎo)導(dǎo)文件，，是總的的指導(dǎo)性性原則。。是其它它智能變變電站技技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)范的的基礎(chǔ)。。智能變電電站與傳傳統(tǒng)的變變電站的的差異(1)智能變電電站系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)是一一種面向向服務(wù)的的架構(gòu)(SOA)(2)建立起以以設(shè)備為為對象的的分布式式智能節(jié)節(jié)點。實實現(xiàn)既分分布又協(xié)協(xié)同的信信息共享享機制。。(3)從業(yè)務(wù)需需求出發(fā)發(fā),把技術(shù)問問題、經(jīng)經(jīng)濟問題題、管理理問題統(tǒng)統(tǒng)籌考慮慮。實現(xiàn)現(xiàn)能量流流、信息息流、業(yè)業(yè)務(wù)流一一體化。。(4)通過智能能電子裝裝置（IED）整合合有價值值的能量量流、信信息流。。突出標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)規(guī)范化,強調(diào)功能能性和互互操作性性,提供模型型統(tǒng)一、、規(guī)約統(tǒng)統(tǒng)一、時時標(biāo)統(tǒng)一一、來源源唯一的的高品質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)信信息。(5)智能變電電站作為為智能電電網(wǎng)的基基礎(chǔ)環(huán)節(jié)節(jié)，將統(tǒng)統(tǒng)一和簡簡化變電電站的數(shù)數(shù)據(jù)源，，形成基基于同一一斷面的的唯一性性、一致致性基礎(chǔ)礎(chǔ)信息，，以統(tǒng)一一標(biāo)準(zhǔn)方方式實現(xiàn)現(xiàn)變電站站內(nèi)外的的信息交交互和信信息共享享，形成成縱向貫貫通、橫橫向互通通的電網(wǎng)網(wǎng)信息支支撐平臺臺，并提提供以此此為基礎(chǔ)礎(chǔ)的多種種業(yè)務(wù)應(yīng)應(yīng)用。(尤其要強強調(diào))智能變電電站與傳傳統(tǒng)的變變電站的的差異(6)采用更加加高速(快速以太太網(wǎng))和更加經(jīng)經(jīng)濟的技技術(shù)手段段,傳輸變電電站內(nèi)外外信息,包括與變變電站,相關(guān)電源源,負(fù)荷及線線路的信信息。掌掌握整個個電網(wǎng)的的狀態(tài)。。(7)將高級調(diào)調(diào)度中心心的部分分功能下下放到智智能變電電站實現(xiàn)現(xiàn)。智能能變電站站系統(tǒng)管管理好站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)數(shù)據(jù)的的同時可可以根據(jù)據(jù)運行需需求，以以更高的的頻率來來儲存數(shù)數(shù)據(jù),實現(xiàn)基于于實時數(shù)數(shù)據(jù)倉庫庫的數(shù)據(jù)據(jù)挖掘，，完成智智能電網(wǎng)網(wǎng)所要求求的高級級分析和和優(yōu)化功功能。(8)智能變電電站(SmartSubstation)建設(shè)需要要采用先先進(jìn)的理理念重新新設(shè)計新新建變電電站,也需要采采用先進(jìn)進(jìn)的技術(shù)術(shù)改造現(xiàn)現(xiàn)有變電電站，以以便遠(yuǎn)程程監(jiān)測臨臨界和非非臨界運運營數(shù)據(jù)據(jù)。分析析和處理理大量實實時數(shù)據(jù)據(jù)。將斷斷路器、、變壓器器、變電電站的環(huán)環(huán)境因素素等數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行綜綜合分析析,并與相臨臨變電站站互通信信息。變電站自自動化作作為智能能電網(wǎng)高高級輸電電運行的的首要技技術(shù)組成成單元，，正面臨臨實現(xiàn)智智能化的的發(fā)展要要求。智智能變電電站以設(shè)設(shè)備全智智能化和和測控全全智能為為基礎(chǔ)，，具有變變電設(shè)備備的智能能監(jiān)控、、供電安安全的在在線預(yù)警警、薄弱弱環(huán)節(jié)的的自動識識別等功功能。隨隨著我國國在智能能變電站站核心技技術(shù)研究究、關(guān)鍵鍵設(shè)備研研制等領(lǐng)領(lǐng)域取得得重大突突破，全全國正在在大規(guī)模模進(jìn)行智智能變電電站的建建設(shè)。1.1研究背景景及研究究意義國網(wǎng)第一一個500千伏智能能化升級級改造試試點變電電站金華500千伏芝堰堰變現(xiàn)場場1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史我國的電電力事業(yè)業(yè)是從新新中國成成立以后后才開始始慢慢發(fā)發(fā)展起來來的。六十年代代：ll0kV變電站從從開始逐逐漸走入入普通的的地級市市，當(dāng)時時國內(nèi)絕絕大部分分城市還還輔以35kV變電站構(gòu)構(gòu)成高壓壓輸電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。由由于當(dāng)時時負(fù)荷水水平低，，電力建建設(shè)投資資少，城城市電網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡簡單。上個世紀(jì)紀(jì)七八十十年代的35kV變電站1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史進(jìn)入八十十年代以以來，我我國經(jīng)濟濟進(jìn)入前前所未有有的高速速發(fā)展階階段。經(jīng)經(jīng)濟建設(shè)設(shè)對電力力事業(yè)提提出更高高要求的的同時也也促進(jìn)了了電力事事業(yè)的發(fā)發(fā)展。這這段時期期建設(shè)的的ll0kV變電站ll0kV電氣設(shè)備備多采用用常規(guī)設(shè)設(shè)備戶外外敞開式式布置；；變電站站主接線線較為復(fù)復(fù)雜，例例如為單單母線分分段帶旁旁路；電電氣設(shè)備備為多油油或少油油設(shè)備；；主變?nèi)萑萘看蠖喽噙x擇3l.5MVA或40MVA。這種模模式的變變電站占占地面積積大，設(shè)設(shè)備繁多多，設(shè)備備安全可可靠性較較低，日日常維護護工作量量大。1985年500千伏鄭州州變電站站開工建建設(shè)1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史進(jìn)入九十十年代中中期，供供電緊張張的情況況得到好好轉(zhuǎn)，電電網(wǎng)設(shè)計計和建設(shè)設(shè)越來越越強調(diào)供供電可靠靠性。人人們開始始把注意意力轉(zhuǎn)向向性能好好、質(zhì)量量高、檢檢修周期期長或多多年不需需檢修等等特點的的電氣設(shè)設(shè)備。實實施“四四遙””功能，，實現(xiàn)變變電站無無人值班班已成為為可能。。1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史這段時期期，ll0kV電氣設(shè)備備出現(xiàn)了了GIS設(shè)備。GIS設(shè)備（氣氣體（G）絕緣（（I）開關(guān)（（S））指SF6氣體全封封閉組合合電器裝裝置。它把斷路路器、隔隔離開關(guān)關(guān)、接地地開關(guān)、、電壓及及電流互互感器、、母線、、避雷器器等元件件，按電電氣主接接線的要要求，依依次連接接，組合合成一整整體，并并且全部部封閉于于接地的的鋼或鋁鋁的金屬屬外殼中中，殼體體內(nèi)充以以SF6氣體，作作為絕緣緣和滅弧弧介質(zhì)。1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史電氣布置置形式也也出現(xiàn)了了全戶內(nèi)內(nèi)布置、、半戶內(nèi)內(nèi)布置等等形式，，區(qū)別主主要在于于主變壓壓器的布布置方式式。戶內(nèi)型布布置的變變電站設(shè)設(shè)備布置置緊湊，，因而不不如戶外外布置通通風(fēng)散熱熱效果好好，一旦旦發(fā)生火火災(zāi)時，，波及面面較大。。半戶內(nèi)布布置方式式，就是是除主變變壓器以以外的全全部配電電裝置集集中布置置在一幢幢主廠房房不同樓樓層的電電氣布置置方式，，布置方方式結(jié)合合了全戶戶內(nèi)布置置變電站站節(jié)約占占地面積積，與周周圍環(huán)境境協(xié)調(diào)美美觀，設(shè)設(shè)備運行行條件好好和戶外外布置變變電站工工程造價價低廉的的優(yōu)點。。二次設(shè)備備系統(tǒng)也也有簡單單的“四四遙”系系統(tǒng)和變變電站綜綜合自動動化系統(tǒng)統(tǒng)。由于于采用了了先進(jìn)可可靠的設(shè)設(shè)備，這這段時期期建設(shè)的的ll0kV變電站主主接線較較為簡潔潔，除主主變外ll0kV電氣設(shè)備備多采用用戶內(nèi)布布置的形形式，主主變?nèi)萘苛慷酁?0MVA或50MVA，開關(guān)設(shè)設(shè)備為無無油設(shè)備備，變電電站具備備無人值值班的功功能。這這些變電電站占地地面積小小，自動動化程度度高，日日常維護護工作量量小，安安全可靠靠性高。。1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史隨著調(diào)度度自動化化技術(shù)的的實用性性的深入入開展和和設(shè)備本本身的技技術(shù)水平平的提高高，變電電站從傳傳統(tǒng)變電電站到實實現(xiàn)“二二遙”功功能，再再到實現(xiàn)現(xiàn)“四四遙”功功能、實實現(xiàn)變電電站無人人值班，，到今天天的綜合合自動化化系統(tǒng)變變電站，，走過了了一段發(fā)發(fā)展歷史史。我國ll0kV無人值班班變電站站和變電電站綜合合自動化化系統(tǒng)是是從80年代末開開始討論論、研制制與開發(fā)發(fā)的。90年代開始始，不少少城市和和地區(qū)將將變電站站實現(xiàn)無無人值班班作為““創(chuàng)一一流企業(yè)業(yè)”的條條件，要要求在新新建l10kV及以上變變電站時時，按無無人值班班方式設(shè)設(shè)計。1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史我國的變變電站綜綜合自動動化技術(shù)術(shù)起步相相對較晚晚，1987年清華大大學(xué)機電電工程系系開發(fā)的的自動化化系統(tǒng)研研制成功功并正式式投入運運行后，，我國變變電站的的綜合自自動化技技術(shù)終于于進(jìn)入了了蓬勃的的發(fā)展時時期，按按照不同同系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)模式式的出現(xiàn)現(xiàn)順序，，可劃分分為以下下三個階階段：（1）面向功功能設(shè)計計的集中中式RTU加常規(guī)保保護模式式階段：：是以RTU為基礎(chǔ)的的遠(yuǎn)程制制動和當(dāng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控控為標(biāo)志志的，系系統(tǒng)被稱稱為集中中RTU模式，或或遠(yuǎn)方RTU式自動化化系統(tǒng)，，其實質(zhì)質(zhì)是在傳傳統(tǒng)繼電電保護與與二次接接線的基基礎(chǔ)上，，增加RTU以實現(xiàn)遙遙測、遙遙信、遙遙控及遙遙調(diào)的。。四遙””功能，，特點是是通過較較多的硬硬接點接接入或串串行口通通信與機機電保護護裝置、、安全自自動裝置置相連接接，是較較為初級級的自動動化階段段。1.2變電站自自動化及及繼電保保護分析析發(fā)展歷歷史2）面向向功能能設(shè)計計的分分布式式測控控裝置置加微微機保保護模模式階階段：：分布布式結(jié)結(jié)構(gòu)的的特點點是按按功能能設(shè)計計的機機電保保護裝裝置、、安全全自動動裝置置與測測控裝裝置獨獨立運運行，，通過過通信信管理理單元元將各各自的的信息息送到到后臺臺，以以串行行方式式及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)進(jìn)進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)的的實時時交換換。單單元式式微機機保護護及按按功能能設(shè)計計的分分散式式微機機測控控裝置置因其其具有有實時時性、、穩(wěn)定定性和和高處處理能能力，，在現(xiàn)現(xiàn)代變變電站站，特特別是是中、、低壓壓變電電站中中得到到了廣廣泛的的應(yīng)用用。缺缺點是是仍需需較多多的電電纜互互聯(lián)，，限制制了系系統(tǒng)的的擴展展性。。（3）面向向間隔隔、面面向?qū)ο?Object—Oriented)設(shè)計的的分層層分布布式結(jié)結(jié)構(gòu)模模式階階段：：此系系統(tǒng)采采取分分層分分布的的系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)，以以間隔隔為對對象設(shè)設(shè)計和和劃分分保護護測控控單元元，形形成了了真正正意義義上的的分層層分布布式自自動化化系統(tǒng)統(tǒng)。目目前，，此類類系統(tǒng)統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)成為為發(fā)展展的主主流。。1.2變電站站自動動化及及繼電電保護護分析析發(fā)展展歷史史繼電保保護技技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷程總總的來來說可可以概概括為為4個階段段、2次飛躍躍。4個階段段是電電磁型型(整流型型)、晶體體管型型、集集成電電路型型、微微機型型。第1次飛躍躍是有有電磁磁型到到晶體體管型型；第2次飛躍躍是有有集成成電路路型到到微機機型，，主要要體現(xiàn)現(xiàn)在保保護由由模擬擬式向向數(shù)字字式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變、、保護護裝置置智能能化和和信息息化。。機電式式繼電電保護護晶體管管繼電電保護護集成電電路繼繼電保保護微機繼繼電保保護50年代60年代80年代90年代1.3國內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀在現(xiàn)今今階段段，智智能化化的一一次設(shè)設(shè)備(如光纖纖傳感感器、、智能能化開開關(guān)等等)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化的的二次次設(shè)備備、符符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的的通信信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和自自動化化的運運行管管理系系統(tǒng)，，是智智能變變電站站最主主要的的技術(shù)術(shù)特征征。理論狀態(tài)實驗室研發(fā)掛網(wǎng)試運行成熟產(chǎn)品數(shù)字化開關(guān)√√數(shù)字化變壓器√其他數(shù)字化電氣輔助設(shè)備√電子式電流互感器（光學(xué)原理）√電子式電流互感器（羅氏線圈或低壓功率線圈）√電子式電壓互感器（光學(xué)原理）√電子式電壓互感器（分壓原理）√支持IEC61850的二次設(shè)備√√國內(nèi)數(shù)數(shù)字化化變電電站相相關(guān)產(chǎn)產(chǎn)品研研發(fā)情情況匯匯總（（2010.3）1.3國內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀在互感感器方方面，，針對對傳統(tǒng)統(tǒng)電磁磁式互互感器器飽和及及鐵磁磁諧振振等問題的的缺陷陷，電電子式式互感感器逐逐漸受受到國國內(nèi)外外的廣廣泛關(guān)關(guān)注，，電子子式互互感器器分為為有源源與無無源兩兩種，，從電電子式式互感感器發(fā)發(fā)展的的趨勢勢來看看，數(shù)數(shù)字互互感器器以其其簡單單、可可靠等等特色色引領(lǐng)領(lǐng)該產(chǎn)產(chǎn)品處處于主主導(dǎo)地地位。。左圖為為電磁磁式互互感器器右圖為為電子子式互互感器器1.3國內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀智能化化開關(guān)關(guān)的發(fā)發(fā)展趨趨勢是是用微微電子子、計計算機機技術(shù)術(shù)和新新型傳傳感器器建立立新的的斷路路器二二次系系統(tǒng)，，開發(fā)發(fā)具有有智能能化操操作功功能的的斷路路器。。其主主要特特點是是由電電力電電子技技術(shù)、、智能能控制制裝置置組成成執(zhí)行行單元元，代代替常常規(guī)、、機械械結(jié)構(gòu)構(gòu)的輔輔助開開關(guān)和和輔助助繼電電器。。隨著光光纖通通訊技技術(shù)、、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)術(shù)的飛飛速發(fā)發(fā)展及及其在在變電電站自自動化化系統(tǒng)統(tǒng)中的的不斷斷深入入應(yīng)用用，加加上電電力系系統(tǒng)規(guī)規(guī)模的的擴大大和自自動化化水平平的提提高，，用數(shù)數(shù)字通通訊手手段傳傳遞電電量信信號，，用光光纖作作為傳傳輸介介質(zhì)取取代傳傳統(tǒng)的的金屬屬電纜纜，構(gòu)構(gòu)成網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通通信的的二次次系統(tǒng)統(tǒng)是智智能變變電站站的必必然選選擇。。智能變變電站站系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化的的二次次設(shè)備備架構(gòu)構(gòu)采用用三層層網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)：站站控層層、間間隔層層、過過程層層。1.3國內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀功能A功能B控制保護控制保護傳感器執(zhí)行器過程接口遠(yuǎn)方控制技術(shù)服務(wù)高壓設(shè)備變電站層間隔層過程層信息分層的變電站自動化系統(tǒng)1.廠站（站控層）與主站間數(shù)據(jù)交換2.站控層內(nèi)數(shù)據(jù)交換3.間隔層與站控層的保護數(shù)據(jù)交換和控制數(shù)據(jù)交換4.間隔層間直接數(shù)據(jù)交換5.間隔層內(nèi)直接數(shù)據(jù)交換6.過程層與間隔層間的控制數(shù)據(jù)交換和PT、CT暫態(tài)數(shù)據(jù)交換123455661.3國內(nèi)外外研究究現(xiàn)狀狀我國智智能變變電站站技術(shù)術(shù)很多多，有有些已已成熟熟，有有些還還在研研究階階段，，有的的還處處于概概念階階段。。如：：1)一次設(shè)設(shè)備智智能化化的實實踐：：目前前已有有應(yīng)用用，如如淮北北桓潭潭110kV智能變變電站站。2)二次功功能網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化的實實踐：：目前前已有有工程程應(yīng)用用，如如洛陽陽金谷谷園110kV數(shù)字化化變電電站。。3)設(shè)備狀狀態(tài)檢檢修的的實踐踐；智智能一一次設(shè)設(shè)備狀狀態(tài)檢檢修的的實踐踐；繼繼電保保護二二次設(shè)設(shè)備狀狀態(tài)檢檢修的的實踐踐，目目前正正在開開展研研究。。4)站內(nèi)智智能高高級應(yīng)應(yīng)用方方案研研究：：智能能告警警及分分析決決策經(jīng)經(jīng)濟運運行與與優(yōu)化化控制制等，，正在在研究究階段段。5)分布協(xié)協(xié)同智智能控控制與與智能能保護護研究究：目目前正正在研研究階階段。。6)主變壓壓器應(yīng)應(yīng)用新新型光光柵式式溫度度在線線監(jiān)控控系統(tǒng)統(tǒng)：目目前正正在研研究階階段。。7)GIS組合電電氣應(yīng)應(yīng)用SF6壓力、、微水水在線線監(jiān)測測系統(tǒng)統(tǒng)。2.智能變變電站站的繼繼電保保護新新技術(shù)術(shù)2.1新型電電子式式互感感器1.電子式式互感感器開開發(fā)應(yīng)應(yīng)用的的原因因：（1）開關(guān)關(guān)設(shè)備備的集集成化化和智智能化化要求求互感感器體體積小小、質(zhì)質(zhì)量輕輕，輸輸出實實現(xiàn)數(shù)數(shù)字化化。（2）發(fā)電電廠和和變電電所綜綜合自自動化化的廣廣泛應(yīng)應(yīng)用，，要求求互感感器輸輸出實實現(xiàn)數(shù)數(shù)字化化，甚甚至直直接接接入過過程總總線實實現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化.（3）微電電子技技術(shù)的的廣泛泛用于于測量量和保保護等等，使使得二二次設(shè)設(shè)備功功耗很很小，，一般般不超超過1~2VA甚至為為毫伏伏安級級，對對互感感器的的輸出出容量量要求求大大大降低低，但但二次次設(shè)備備的低低電平平對抗抗干擾擾提出出了嚴(yán)嚴(yán)峻要要求。。（4）數(shù)字字技術(shù)術(shù)和光光通信信技術(shù)術(shù)的快快速發(fā)發(fā)展，，使互互感器器輸出出信號號可方方便的的變成成數(shù)字字信號號，并并通過過光纖纖輸出出，徹徹底解解決了了高壓壓設(shè)備備的絕絕緣問問題和和電磁磁干擾擾問題題。2.1新型電子式式互感器2.電子式互感感器如何組組成電子式互感感器包括連連接傳輸系系統(tǒng)和二次次變換器的的一個或多多個電流和和電壓傳感感器，并將將被測量按按比例送給給測量儀器器、儀表和和保護、控控制裝置。。互感器的的輸出既可可能是模擬擬量也可能能是數(shù)字量量。對模擬擬量輸出的的互感器，，其二次變變化器可直直接供給二二次設(shè)備使使用；對數(shù)數(shù)字輸出的的互感器，，則可用一一個匯接單單元將多個個二次變化化器匯集輸輸出至二次次設(shè)備。在在實際應(yīng)用用中，電子子式電流互互感器（簡簡稱ECT）和電子式式電壓互感感器(EVT)往往組成一一個裝置。。35kVECT實物35kVEVT實物2.1新型電子式式互感器3.電子式互感感器的類型型（1）最主要的的一類是倍倍受人們關(guān)關(guān)注的基于于磁光效應(yīng)應(yīng)的互感器器，如采用用法拉第效效應(yīng)的光電電流互感器器（NXCT）、采用泡泡克爾斯效效應(yīng)的光電電壓互感器器（NXVT）和集電流流和電壓于于一身的光光電流電壓壓互感器（（NXCVT），該互感感器由于處處于高電位位的部分不不需要電源源，因此也也稱為無源源電子式互互感器。優(yōu)點：直接接用光進(jìn)行行信息的變變化和傳輸輸，與高壓壓電路完全全隔離，具具有不受電電磁干擾，，不飽和、、測量范圍圍大、有效效頻帶寬，，暫態(tài)相應(yīng)應(yīng)和運行性性能良好、、體積小、、質(zhì)量輕及及便于數(shù)字字傳輸。110kV三相共箱GIS型光學(xué)電子子式電流電電壓互感器器2.1新型電子式式互感器（2）帶鐵芯的的低功率電電流互感器器或利用羅羅戈夫斯基基線圈的輸輸出正比于于電流導(dǎo)數(shù)數(shù)原理的無無鐵芯的空空心線圈電電流互感器器，以及由由電阻分壓壓（電容分分壓）或阻阻容分壓實實現(xiàn)的電壓壓互感器，，由于它們們與常規(guī)互互感器比較較接近，因因此也稱為為半常規(guī)互互感器。他他們處于高高電位的傳傳感器需要要電源，故故亦稱為有有源電子式式互感器。。優(yōu)點：體積積小、質(zhì)量量輕、暫態(tài)態(tài)響應(yīng)和運運行性能良良好、可靠靠性高，可可以直接以以模擬量形形式輸出到到就近的開開關(guān)裝置。。也可以用用這種傳感感器進(jìn)行信信息測量，，用光纖技技術(shù)進(jìn)行信信息傳送，，大大簡化化互感器的的絕緣結(jié)構(gòu)構(gòu)，以便高高壓電網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用。2.1新型電子式式互感器4.電子式互感感器與傳統(tǒng)統(tǒng)互感器相相比，其優(yōu)優(yōu)越性：適用范圍涵涵蓋了電磁磁式互感器器的所有應(yīng)應(yīng)用場合，，尤其是超超高壓如750kv電網(wǎng)及對精精度和暫態(tài)態(tài)特性要求求高的場合合，體積小小、重量輕輕，節(jié)省運運輸和安裝裝成本及時時間，適合合在緊湊的的變電站或或需要改造造但空間有有限的改建建工程中使使用，且220kv的NXCT與傳統(tǒng)SF6TA價格相差無無幾，500kv甚至低于傳傳統(tǒng)價格，，具有很高高的經(jīng)濟效效應(yīng)，同時時適應(yīng)電力力數(shù)字化和和自動化的的發(fā)展趨勢勢。傳統(tǒng)互感器光電互（傳）感器使用壽命一般不超過20年使用壽命大于30年運行中二次輸出的準(zhǔn)確度受電流和電壓大小的影響較大，一次值過大時會出現(xiàn)鐵芯飽和現(xiàn)象不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，且在電流電壓越大時，準(zhǔn)確度越高二次電流與一次電流保持線性關(guān)系的動態(tài)范圍和頻帶范圍有限二次信號與一次電流量保持線性關(guān)系的動態(tài)范圍（測量用1A~63kA，保護用2A~170KA）和頻帶范圍（直流~10kHZ）都很寬傳統(tǒng)互感器光電互（傳）感器電流互感器線性度低，在短路時容易飽和，靜態(tài)和動態(tài)準(zhǔn)確范圍小；在暫態(tài)過程中會產(chǎn)生寄生震蕩現(xiàn)象沒有飽和的問題，線性度高，在暫態(tài)過程中，不會產(chǎn)生寄生震蕩問題電壓互感器存在鐵磁諧振從而造成相關(guān)設(shè)備損壞的問題不存在對相關(guān)和相鄰設(shè)備的危害問題電流互感器存在二次開路產(chǎn)生高壓的危險不存在二次因開路而產(chǎn)生的高壓危險，保障了操作人員的生命和周圍設(shè)備的安全準(zhǔn)確度與二次回路所帶的負(fù)荷大小有關(guān)，切且受溫度、振動等環(huán)境條件的影響二次回路所帶的負(fù)荷大小、數(shù)量不受限制，準(zhǔn)確度較高，可達(dá)0.2級，且不受溫度、振動等環(huán)境條件的影響，抗震性能優(yōu)越，也適用于高原地區(qū)由于油浸紙絕緣易燃、易爆，有動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的限制，運行中存在互感器爆炸的危險由于內(nèi)部沒有油或SF6等，不存在爆炸的問題，對周邊環(huán)境沒有污染問題，從而使運行更加安全可靠小變比情況下，耐受短路電流的能力有限小變比情況下，具有很高的耐受短路電流的能力2.1新型電子式式互感器存在滲漏油問題；每2~3年需進(jìn)行一次預(yù)防性試驗，試驗測試和運行維護工作量都比較大無滲漏油問題，在使用年限內(nèi)無須進(jìn)行試驗，測試工作簡單，運行維護工作量小互感器與二次接收設(shè)備間的電纜是電磁干擾的重要耦合途徑，容易受外界電磁干擾的影響，且傳輸距離有限裝置高壓部分與電子（二次）接收設(shè)備之間采用光纖通信，不受任何電磁干擾影響，傳輸距離可達(dá)2000m，解決了傳統(tǒng)互感器的遠(yuǎn)距離傳輸問題；且傳感器電子部件與繼電保護、測量儀表和自動裝置等二次設(shè)備的連接也可很方便的利用現(xiàn)場的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積笨重，安裝時需起吊設(shè)備，施工工期長由于輕便、小型，所以安裝時，起吊設(shè)備簡單，裝置占據(jù)空間小，施工工期短造價高，綜合經(jīng)濟效益相對較差由于施工方便，占用空間小，支撐架構(gòu)簡單輕便（也可懸掛在母線上），且二次接線簡化，傳感器高壓部分不需維護，因此，綜合經(jīng)濟效益顯著提高適應(yīng)發(fā)展數(shù)字化和完備的自檢功能適應(yīng)了電力保護和計量的數(shù)字化、自動化及光通信的發(fā)展趨勢2.1新型電子式式互感器5.光電傳感器器的缺點以光電式電電流互感器器（簡稱為為MOCT）為例子（1）無源型光光電式電流流互感器存存在以下問問題：a．雙折射效效應(yīng)影響。。使檢偏器器的輸出光光強度變化化不與被測測電流成正正比，影響響靈敏度和和測量精度度。b．干擾問題題。因采用用磁光效應(yīng)應(yīng)原理，易易受導(dǎo)體周周圍磁場的的影響而產(chǎn)產(chǎn)生干擾問問題，造成成測量誤差差。c．溫度影響響。MOCT的重要部件件是法拉第第晶體，其其特性隨溫溫度的變化化而變化，，會給測量量系統(tǒng)帶來來一定的誤誤差。d．振動問題題。當(dāng)測量量的光學(xué)系系統(tǒng)受到電電路的開關(guān)關(guān)動作、環(huán)環(huán)境或人為為干擾時，，就會產(chǎn)生生振動。2.1新型電子式式互感器2.1新型電子式式互感器（2）有源型光光電式電流流互感器（（又稱電子子式光纖電電流互感器器）存在以以下問題：：a.高電位側(cè)傳傳感頭的電電源供應(yīng)問問題。由于于傳感頭完完全采用電電子線路，，而它的電電源供應(yīng)是是通過光電電池等O／E轉(zhuǎn)換器件得得到的。如如果傳感頭頭電子線路路消耗能量量過大．則則要求能量量提供單元元提供更高高的能量輸輸出，這將將使整個系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜化。。因此，應(yīng)應(yīng)該盡量減減小電子線線路的功率率消耗，以以有限的能能量實現(xiàn)較較為完整的的功能。b.電磁兼容問問題。由于于傳感頭安安裝在高壓壓輸電線路路附近，電電流流過母母線將會引引起空間強強大的電磁磁輻射。這這些輻射將將對傳感頭頭電子線路路產(chǎn)生比較較強的電磁磁干擾，影影響系統(tǒng)的的可靠性和和穩(wěn)定性。。因此，對對傳感頭采采用適當(dāng)?shù)牡目垢蓴_措措施和電磁磁屏蔽方法法也是非常常必要的。。2.1新型電子式式互感器6.電子式互感感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)IEC60044-8提出了電子子式互感器器的結(jié)構(gòu)如如圖所示，，包括一次次傳感器和和變換器、、傳輸系統(tǒng)統(tǒng)、二次變變換器和匯匯接單元，，圖中所有有的單元并并不都是必必須的，如如光電傳感感器即不需需要一次電電源。2.1新型電子式式互感器7.電子式互感感器與二次次設(shè)備的連連接：電子子式互感器器的數(shù)字輸輸出一般是是經(jīng)匯接單單元將多個個互感器的的采樣量匯匯集并變換換為數(shù)字量量串行輸出出，一般通通過一個串串行、單方方向、多落落點、點對對點鏈路送送至二次設(shè)設(shè)備。一個個匯接單元元最多可輸輸入7個電流互感感器（3個保護用ECT、3個測量用ECT和1個中性點ECT）和5個電壓互感感器（3個保護/測量用EVT、1個母線EVT和一個中性性點EVT）的采樣量量，一般供供給測量儀儀表和繼電電保護的數(shù)數(shù)字量分別別輸出。2.1新型電子式式互感器8.光電式電流流/電壓互感器器的分類：：光電式電流流/電壓互感器器敞開瓷柱式式光電電流流/電壓互感器器設(shè)備組合電器光光電式電流流/電壓互感器器原件金屬封閉SF6絕緣組合電電器光電式式電流/電壓互感器器元件敞開式空氣氣絕緣組合合電氣光電電電流互感感器元件2.1新型電子式式互感器（1）敞開瓷柱柱式光電電電流/電壓互感器器設(shè)備是帶帶外絕緣瓷瓷（或復(fù)合合）套管的的獨立式電電氣設(shè)備，，外形和常常規(guī)敞開電電磁式電流流/電壓互感器器相似，光光電元件安安裝在瓷（（或復(fù)合））套管內(nèi)部部，用光纖纖電纜連接接到位于設(shè)設(shè)備底部的的二次接線線端子箱內(nèi)內(nèi)，如NX系列光電壓壓/電流傳感器器（2）組合電器器光電式電電流/電壓互感器器元件與組組合電器配配套使用，，是組合電電器中完成成TA與TV功能的一個個部件，而而不是一個個完整的高高壓電氣設(shè)設(shè)備，它在在絕緣結(jié)構(gòu)構(gòu)外形尺寸寸、以及質(zhì)質(zhì)量等方面面都和常規(guī)規(guī)敞開瓷柱柱式高壓光光電電流/電壓互感器器有很大的的區(qū)別，并并滿足體積積小、質(zhì)量量輕的要求求，且隨著著高壓和超超高壓組合合電器在國國外的快速速發(fā)展，隨隨著組合電電器的變化化而有不同同的形式，，是組合電電器制造的的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)之一。2.1新型電子式式互感器9.光電流傳感感器NXCT的原理：光電流傳感感器NXCT是利用磁光光效應(yīng)中的的法拉第效效應(yīng)即反映映偏振光狀狀態(tài)與磁場場關(guān)系的原原理，也就就是當(dāng)一束束直線偏振振光穿過透透明光介質(zhì)質(zhì)時，若在在沿光波傳傳播方向加加一外磁場場，則其偏偏振面將發(fā)發(fā)生偏移。。2.1新型電子式式互感器根據(jù)法拉第第效應(yīng)，其其偏轉(zhuǎn)角θ為θ=V∫HdLV——維而德常數(shù)數(shù)，由介質(zhì)質(zhì)和光波的的波長決定定，表征介介質(zhì)質(zhì)的磁光光特性，它它與磁光材材料的種類類、入射光光波長、環(huán)環(huán)境溫度有有關(guān)，是材材料、溫度度和波長的的函數(shù)；H——磁場強度；；L——光路徑長度度。如此將單模模光纖在輸輸電線上繞繞一定的匝匝數(shù)，就能能利用光纖纖本身的磁磁光性能構(gòu)構(gòu)成電流（（磁場）傳傳感器。2.1新型電子式式互感器當(dāng)一次電流流i1（t）流過電流流線圈時，，在其周圍圍產(chǎn)生磁場場強度H和i1（t）成正比的的磁場，此此時通過磁磁光晶體的的線偏振光光的在磁場場H的作用下將將發(fā)生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生生于磁場強強度成正比比的磁轉(zhuǎn)角角θ。2.1新型電子式式互感器根據(jù)法拉第第效應(yīng)，其其偏轉(zhuǎn)角θ為θ=Vi1（t）NN——單模光纖纏纏繞的匝數(shù)數(shù)。實際應(yīng)用中中，由于目目前尚無精精確測量線線偏振光偏偏轉(zhuǎn)角的檢檢測裝置，，因此通常常是將線偏偏振光旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角的變化化轉(zhuǎn)化為光光強度P的變化，通通過測量輸輸出光強度度來反映一一次電流i1（t）的大小。。如將透光光軸的夾角角設(shè)定為45°，則輸出線線偏振光的的強度P可表達(dá)為P=P0cos2[45°-Vi1（t）N]P0——輸入線偏振振光的強度度；P——輸出線偏振振光的強度度；V——磁光晶體維維爾德常數(shù)數(shù)；N——一次線圈匝匝數(shù)；i1（t）——一次電流2.1新型電子式式互感器10.光電壓傳感感器NXVT的原理：某些透明的的光學(xué)介質(zhì)質(zhì)（也稱壓壓電晶體））在沒有外外加電場作作用時是各各向同性的的，但如果果在外加電電場下，晶晶體將變?yōu)闉楦飨虍愋孕缘碾p軸晶晶體，從而而導(dǎo)致其折折射率和通通過晶體的的偏振光特特性發(fā)生變變化，產(chǎn)生生雙折射，，使一束光光變?yōu)閮墒辔徊煌ㄒ騼墒獾膫鞑ゲニ俣炔煌┑闹本€線偏振光。。這種描述述電場對透透明晶體影影響的電光光效應(yīng)，成成為泡克爾爾斯效應(yīng)。。2.1新型電子式式互感器從外加電壓壓與光線的的方向來說說，一般有有橫向調(diào)制制型和縱向向調(diào)制型兩兩種，橫向向調(diào)制型的的外加電場場方向與通通光方向垂垂直，縱向向調(diào)制性的的外加電場場方向與同同光方向平平行。NXVT采用橫向調(diào)調(diào)制型，它它通過與X、Y兩軸成45°的線性偏振振光（經(jīng)起起偏器后得得來）入射射并通過石石英晶體后后形成兩個個基本的模模式光成對對出現(xiàn)，石石英的壓電電特性，即即光線在離離開沒有場場強存在的的石英晶體體時，由于于在X、Y兩個個偏偏振振面面上上的的光光以以相相同同的的速速度度傳傳播播，，因因此此從從X、Y兩軸軸所所形形成成的的平平面面上上看看偏偏振振光光是是圓圓的的，，而而有有場場強強存存在在時時，，由由于于光光在在晶晶體體中中X、Y兩軸軸傳傳播播的的速速度度不不同同，，在在離離開開石石英英晶晶體體時時發(fā)發(fā)生生雙雙折折射射偏偏振振成成為為橢橢圓圓。。因此此將將泡泡克克爾爾斯斯元元件件置置于于互互相相正正交交的的偏偏光光鏡鏡和和檢檢偏偏鏡鏡之之間間，，由由于于入入射射到到泡泡克克爾爾斯斯元元件件上上的的直直線線偏偏振振光光在在外外加加電電壓壓下下變變?yōu)闉闄E橢圓圓偏偏振振光光，，通通過過元元件件出出來來的的光光，，透透過過檢檢偏偏鏡鏡，，如如此此偏偏振振光光通通過過一一定定厚厚度度并并具具有有固固定定電電場場的的晶晶體體后后，，即即會會在在電電場場的的作作用用下下使使兩兩束束光光產(chǎn)產(chǎn)生生相相位位差差。。2.1新型型電電子子式式互互感感器器這樣樣一一個個高高精精度度的的，，線線性性表表示示的的電電場場就就能能從從兩兩束束光光的的相相位位差差或或橢橢圓圓的的變變數(shù)數(shù)測測量量中中被被得得到到。。雙折折射射后后兩兩束束光光的的相相位位差差與與外外加加電電壓壓U有如如下下關(guān)關(guān)系系λ———光波波長長度度；；n0———晶體體的的折折射射率率；；l————晶體體通通光光方方向向的的長長度度；；d————晶體體的的厚厚度度；；γ41———晶體體的的電電光光系系數(shù)數(shù)；；Uπ———晶體體的的半半波波電電壓壓（（由由普普克克爾爾斯斯效效應(yīng)應(yīng)引引起起的的雙雙折折射射兩兩光光束束產(chǎn)產(chǎn)生生π相位位差差所所需需外外加加電電壓壓））2.1新型型電電子子式式互互感感器器11.光電電傳傳感感器器的的技技術(shù)術(shù)特特性性高精度電流用于測量的超過了IEC0.2s級和IEEC0.3級標(biāo)準(zhǔn)用于保護的超過了IEC5P級和IEEC10%標(biāo)準(zhǔn)電壓用于測量的超過了IEC0.2級和IEEC0.3級標(biāo)準(zhǔn)用于保護的超過了IEC3P級和IEEC0.3級標(biāo)準(zhǔn)測量范圍大電流用于測量的精確度范圍是2~6300Ams用于保護的精確度范圍是2~170kAms電壓精確度范圍是電壓有效值的2%~200%測量頻域?qū)掚娏?、電壓有效精確度的頻域范圍都是10Hz~6kHz安全并環(huán)保很寬的電極隔離（不需要油或SF6絕緣），沒有諧振和二次開路的問題安裝成本低重量輕，使得變電站設(shè)計很靈活；組合VT/CT很適合電網(wǎng)的測量和保護界面靈活用有效的電子儀器實現(xiàn)與用戶的友好軟件界面；輸出既可能是高能量模擬信號、低能量模擬信號，也可能是數(shù)字信號；采用常規(guī)的變電站通訊規(guī)約免維護內(nèi)部充有氮氣，外部采用聚合絕緣2.1新型型電電子子式式互互感感器器13.光電電傳傳感感器器的的運運行行性性能能由于于沒沒有有絕絕緣緣油油和和紙紙等等介介質(zhì)質(zhì)，，采采用用硅硅樹樹脂脂橡橡膠膠覆覆蓋蓋聚聚合合絕絕緣緣柱柱，，使使得得維維護護簡簡單單，，且且免免除除了了帶帶電電清清洗洗的的麻麻煩煩。。同同樣樣因因沒沒有有運運行行部部件件從從而而在在運運行行電電壓壓下下也也就就沒沒有有電電磁磁諧諧振振和和在在發(fā)發(fā)生生嚴(yán)嚴(yán)重重故故障障時時存存在在內(nèi)內(nèi)部部機機構(gòu)構(gòu)危危及及人人員員或或附附近近設(shè)設(shè)備備安安全全的的問問題題，，也也不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生太太大大的的有有功功損損耗耗；；當(dāng)當(dāng)然然由由于于采采用用光光導(dǎo)導(dǎo)設(shè)設(shè)計計，，因因此此也也不不用用擔(dān)擔(dān)心心二二次次開開路路時時的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓問問題題。。光電電傳傳感感器器在在設(shè)設(shè)計計上上也也考考慮慮了了與與傳傳統(tǒng)統(tǒng)互互感感器器和和傳傳統(tǒng)統(tǒng)測測量量儀儀表表與與保保護護設(shè)設(shè)備備的的配配合合問問題題。。如如光光電電傳傳感感器器的的高高能能模模擬擬量量輸輸出出，，NXCT與傳傳統(tǒng)統(tǒng)電電壓壓互互感感器器的的配配合合等等。。2.1新型型電電子子式式互互感感器器14.光電電傳傳感感器器的的安安裝裝與傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的互互感感器器比比較較，，光光電電傳傳感感器器尺尺寸寸小小，，質(zhì)質(zhì)量量輕輕，，沒沒有有油油或或SF6,因此此避避免免了了傳傳統(tǒng)統(tǒng)互互感感器器安安裝裝和和運運行行中中所所遇遇到到的的很很多多問問題題。。光光電電傳傳感感器器即即可可安安裝裝在在高高聚聚合合絕絕緣緣柱柱的的架架座座上上，，也也可可用用絕絕緣緣子子懸懸吊吊安安裝裝在在母母線線上上，，然然后后用用光光纖纖引引接接到到地地面面。。其其輕輕型型合合成成絕絕緣緣柱柱可可以以降降低低運運輸輸成成本本、、減減小小對對變變電電站站承承受受強強度度和和安安裝裝設(shè)設(shè)備備的的要要求求，，同同時時這這種種輕輕型型設(shè)設(shè)計計也也可可以以安安裝裝在在地地震震活活動動地地區(qū)區(qū)，，使使其其安安裝裝降降低低成成本本且且非非常常容容易易。。其安安裝裝主主要要是是光光傳傳感感柱柱和和電電流流電電壓壓光光電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器及及他他們們之之間間的的連連接接光光纜纜，，光光傳傳感感柱柱一一般般安安裝裝在在變變電電站站的的支支撐撐支支架架上上，，對對NXCT用戶戶也也可可選選用用母母線線型型的的直直接接懸懸掛掛安安裝裝于于母母線線上上；；電電流流電電壓壓光光電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器則則安安裝裝在在控控制制室室的的屏屏柜柜內(nèi)內(nèi)，，然然后后由由光光纜纜將將光光傳傳感感柱柱與與控控制制室室中中的的電電子子設(shè)設(shè)備備連連接接。。2.1新型電子式互互感器初始定位完成成后，用戶就就可校驗每一一個光電回路路，然后向高高壓母線充電電，最終對全全部系統(tǒng)的運運行進(jìn)行校驗驗。設(shè)備的各各項功能由軟軟件實現(xiàn)，調(diào)調(diào)試和整定由由用戶通過人人機接口用鍵鍵盤和顯示器器即可很容易易的完成。2.1新型電子式互互感器15.羅戈夫斯基（（獨立式空心心）線圈的原原理羅戈夫斯基線線圈的工作原原理是空心線線圈的二次繞繞組繞在非磁磁性骨架上，，非磁性材料料使這種傳感感器線性度極極好，不會飽飽和也無磁滯滯現(xiàn)象，因此此空心線圈具具有良好的穩(wěn)穩(wěn)定性能和暫暫態(tài)響應(yīng)，并并為高壓電網(wǎng)網(wǎng)繼電保護設(shè)設(shè)備所廣泛采采用。對于空心線圈圈，由安培定定理表明，在在負(fù)荷為高阻阻抗Z時，線圈的輸輸出電壓是穿穿過線圈的一一次電流Ip（t）的函數(shù)。（1）對于任意形形狀截面圓環(huán)環(huán)空心線圈，，輸出電壓近近似公式為2.1新型電子式互互感器（2）對于矩形截截面的圓環(huán)空空心線圈，輸輸出電壓的公公式為μ0——真空導(dǎo)磁率，，4π×10-7V?S/(A?m)；N——匝密度，匝/m；A——單匝截面，m2；2ra——外徑，m；2ri——內(nèi)徑，m；h——高度，m；Nw——空心環(huán)的匝數(shù)數(shù)；e（t）——低負(fù)荷Rb→∞時空心線圈的的輸出電壓，，V。設(shè)則空心線圈的的輸出電壓為為（穩(wěn)態(tài)正弦電電流下）2.1新型電子式互互感器16.羅戈夫斯基光光電流互感器器的原理羅戈夫斯基光光電流互感器器和常規(guī)電磁磁式TA不同之處是它它采用羅戈夫夫斯基線圈，，沒有鐵芯，，相當(dāng)于空芯芯線圈，一次次側(cè)主導(dǎo)體中中流過一次電電流i1，二次線圈與與負(fù)載電阻相相連接。羅戈戈夫斯基線圈圈的工作原理理見下圖。2.1新型電子式互互感器二次電流i2與一次電流i1的導(dǎo)數(shù)成正比比，其表達(dá)式式為式中，i1（t）為一次電流流，I2（t）為二次電流流；N為二次線圈匝匝數(shù)；A為線圈每一匝匝的截面積；；μ0為空氣磁導(dǎo)率率；r為二次線圈等等效半徑；R為二次負(fù)載電電阻。由于二次負(fù)載載電阻R取值很大，因因此，羅戈夫夫斯基線圈二二次側(cè)的輸出出值即為負(fù)載載電阻二端的的電壓u，其表達(dá)式為為2.1新型電子式互互感器17.羅戈夫斯基光光電流互感器器元件的特點點（1）二次輸出不不是常規(guī)電磁磁式TA中電流為5A或1A的電流量，而而是幾伏的電電壓量。（2）二次輸出電電壓與一次電電流對時間的的導(dǎo)數(shù)成正比比，即和頻率率有關(guān)，并隨隨著頻率的變變化而變化，，因此，其輸輸出必須進(jìn)行行積分運算，，隨著微機技技術(shù)的高速發(fā)發(fā)展，進(jìn)行積積分運算的電電子器件體積積可以做的非非常小，這為為應(yīng)用于組合合電器中的光光電電流互感感器元件的生生產(chǎn)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)業(yè)化提供了廣廣闊的前景。。（3）二次輸出電電壓與線圈每每一匝的截面面積成正比，，與線圈等效效半徑成反比比，即其輸出出和線圈的幾幾何尺寸有關(guān)關(guān)，由于環(huán)境境溫度的變化化會影響線圈圈的幾何尺寸寸，因此，溫溫度補償技術(shù)術(shù)是保證這種種光電電流互互感器準(zhǔn)確等等級的關(guān)鍵。。2.1新型電子式互互感器18.羅戈夫斯基光光電流互感器器元件存在的的問題（1）羅戈夫斯基基線圈在人工工繞制和多層層繞制過程中中會引人額外外誤差。（2）線圈骨架材材料的溫度特特性對線圈的的輸出也有很很大的影響。。2.1新型電子式互互感器19.阻容分壓器原原理的光電壓壓互感器元件件的特點（1）二次輸出不不是常規(guī)電磁磁式TV的100V強電壓量，而而是幾伏的弱弱電壓量（2）二次輸出電電壓與一次電電壓對時間的的導(dǎo)數(shù)成正比比，和光電電電流互感器元元件相同，必必須依靠大功功率、高速度度的電子器件件進(jìn)行積分運運算。（3）由于二次輸輸出電壓與電電容環(huán)的幾何何尺寸密切相相關(guān)，因此溫溫度補償技術(shù)術(shù)也是決定其其準(zhǔn)確等級的的關(guān)鍵。（4）二次輸出按按IEC60044—7規(guī)定，有模擬擬量輸出（保保護級為2V，測量級4V）和數(shù)字量輸輸出2種輸出方式。。2.1新型電子式互互感器20.分壓式電壓互互感器的原理理分壓式電壓傳傳感器是與常常規(guī)電壓互感感器類似的半半常規(guī)互感器器，包括電阻阻分壓、電容容分壓或阻容容分壓等多種種方式，它由由分壓器得到到一個小電壓壓信號，直接接輸出或轉(zhuǎn)換換為數(shù)字信號號后輸出至二二次設(shè)備。原原理和應(yīng)用如如下：（1）電阻分壓器器。分壓后得得到的小電壓壓與被測高電電壓呈比例關(guān)關(guān)系，直接輸輸出即可以。。由于技術(shù)成成熟、體積小小、造價低、、可同時滿足足測量和保護護需要、進(jìn)行行電纜或開關(guān)關(guān)設(shè)備試驗時時不必然、斷斷開隔離（因因此不會鐵磁磁諧振）。故故廣泛用用于于中壓開關(guān)設(shè)設(shè)備?？膳c電電流傳感器組組成復(fù)合傳感感器。2.1新型電子式互互感器（2）阻容分壓器器。分壓后在在電阻上得到到的小電壓是是被測高電壓壓的微分，要要求得到被測測電壓需要對對小信號進(jìn)行行積分。阻容容分壓器廣泛泛用于高壓GIS設(shè)備。如使用用以導(dǎo)電桿為為軸的圓柱形形測量極。電電容C為：式中D、d——測量極、導(dǎo)電電桿的直徑；；b——測量極長度；；ε0、εr——真空、絕緣氣氣體的導(dǎo)電率率。SF6氣體電容器是是非常穩(wěn)定的的，故得到廣廣泛應(yīng)用。2.1新型電子式互互感器上圖為阻容分分壓器電路測測量極對地電電容為CE，其中包括電電纜電容。固固體和液體介介質(zhì)對于溫度度變化和長期期運行都不是是很穩(wěn)定的。。解決的辦法法是在此電容容上并聯(lián)一個個穩(wěn)定的電阻阻R，R值足夠小使電電壓輸出不受受CE的影響。R和C構(gòu)成阻容分壓壓器，輸出電電壓如下式式中，u1——高電壓值。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用1.智能開關(guān)的定定義智能設(shè)備是單單片機,傳感器和電力力電子開關(guān)的的結(jié)合,在電力系統(tǒng)中中應(yīng)用智能開開關(guān)技術(shù),不僅可以提高高電力系統(tǒng)設(shè)設(shè)備的使用壽壽命,而且能夠提高高電力系統(tǒng)的的穩(wěn)定性,同時能夠一定定程度的節(jié)約約電能。正因因為智能開關(guān)關(guān)具有明顯的的優(yōu)勢,所以在電力系系統(tǒng)中應(yīng)用智智能開關(guān)技術(shù)術(shù)具有廣闊的的前景。相對于傳統(tǒng)開開關(guān)其具備的的特點：（1）高性能和高可可靠性；（2）免維護；（（3）硬件軟件化化；（4）具備在線監(jiān)監(jiān)測和自診斷斷功能；（5）提供網(wǎng)絡(luò)化化運動接口；；（6）功能自適應(yīng)應(yīng)等。智能開關(guān)柜鍵盤接口電路溫度測量RS—485通訊接口LCD顯示電路單片機控制系統(tǒng)電壓采集電路電流采集電路功率因數(shù)角測量電路驅(qū)動電路智能開關(guān)主電路2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用2.智能開關(guān)的結(jié)結(jié)構(gòu)組成（1）單片機作為為中央控制單單元,在預(yù)先編制好好的指令(即軟件程序)的驅(qū)動下,控制整個硬件件電路工作,完成系統(tǒng)各項項功能。具有有當(dāng)?shù)責(zé)o線通通訊口,能對下位機進(jìn)進(jìn)行控制;同時也具備遠(yuǎn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口口。（2）鍵盤用于修修改和設(shè)定定定值,電壓上下限、、電流上限值值等;（3）LCD用于顯示定值值及各種運行行狀態(tài)。單片機獲得電電壓、電流、、相角值后進(jìn)進(jìn)行分析計算算出功率因數(shù)數(shù)、三相不平平衡參數(shù)等,判斷是否正常常。并通過周周期值和設(shè)定定值,控制開關(guān)的閉閉合與關(guān)斷。。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用2.應(yīng)用智能開關(guān)關(guān)技術(shù)的必要要性隨著國民經(jīng)濟濟的發(fā)展和人人民物質(zhì)生活活水平的不斷斷提高,對電力需求越越來越大,電網(wǎng)也在不斷斷擴大,用戶對供電質(zhì)質(zhì)量和供電可可靠性要求越越來越高。為了滿足用戶戶的需求,各大電力設(shè)備備的制造廠家家運用先進(jìn)的的智能配電技技術(shù),相繼推出了智智能化的開關(guān)關(guān)柜以及相應(yīng)應(yīng)的配電系統(tǒng)統(tǒng)。智能化成成套開關(guān)設(shè)備備使整個變電電站的保護、、控制、監(jiān)控控集中起來,同時也為變電電站廣域監(jiān)測測和斷路系統(tǒng)統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)礎(chǔ)。作為供電電設(shè)備的基本本控制與保護護電器,應(yīng)能夠保障在在控制、保護護對象的任何何工作狀態(tài)下下可靠工作,其發(fā)展水平很很大程度上影影響著變電綜綜合自動化、、配電網(wǎng)絡(luò)自自動化系統(tǒng)的的提高。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用3.智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的現(xiàn)狀目前國內(nèi)外還還沒有真正意意義上的智能能開關(guān)。國內(nèi)內(nèi)目前進(jìn)行的的數(shù)字化變電電站項目，開開關(guān)的數(shù)字化化實現(xiàn)大多是是通過二次設(shè)設(shè)備來轉(zhuǎn)化實實現(xiàn)，一般采采用數(shù)字操作作箱的模式。。這種數(shù)字化化變電站普遍遍沒有對開關(guān)關(guān)內(nèi)部的二次次回路進(jìn)行集集成化改造，，智能數(shù)字操操作箱與開關(guān)關(guān)整合度較低低。適用于智能化化變電站的智智能開關(guān)，其其控制裝置必必須就地安裝裝于開關(guān)匯控控柜內(nèi)。開關(guān)關(guān)本體取消了了開關(guān)內(nèi)部二二次回路，僅僅提供跳合閘閘接口、閉鎖鎖觸點、開關(guān)關(guān)輔助觸點，，由控制裝置置實現(xiàn)開關(guān)跳跳合閘閉鎖、、防止跳躍、、強制跳閘、、就地操作等等功能。同時時控制裝置還還必須承擔(dān)開開關(guān)大量數(shù)字字量和模擬量量測量的任務(wù)務(wù)。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用4.智能開關(guān)的功功能（1）智能感知開關(guān)電器的智智能感知模塊塊包含對電網(wǎng)網(wǎng)的電壓、電電流信號的感感知。電網(wǎng)電電壓、電流信信號中蘊涵著著豐富的諸如如電流/電壓幅值、相相位等信息。。在不同的短短路電流條件件（如近區(qū)故故障、端子短短路故障、切切空載長線等等）下，智能能感知模塊都都能通過電壓壓/電流信號區(qū)分分并判斷，通通過執(zhí)行模塊塊控制開關(guān)電電器動作，從從而安全、可可靠地完成操操作過程。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用(2)智能判斷與執(zhí)執(zhí)行開關(guān)電器的智智能判斷與執(zhí)執(zhí)行功能的實實現(xiàn)，建立在在智能感知的的基礎(chǔ)之上。。通過智能感感知獲得暫態(tài)態(tài)恢復(fù)電壓特特性曲線，并并與開關(guān)電電器觸頭動作作相配合，可可實現(xiàn)開關(guān)電電器的智能操操作，從而實實現(xiàn)開關(guān)電器器操作過程的的高可靠性、、低操作過電電壓。操動機構(gòu)變電站主控室分合信號開關(guān)電器狀態(tài)信號數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集調(diào)節(jié)裝置智能識別智能控制單元電網(wǎng)高壓開關(guān)電器器智能操作原原理框圖上圖為高壓開開關(guān)電器智能能操作原理框框圖，其中的的操動機構(gòu)可可為永磁或斥斥力操動機構(gòu)構(gòu)。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用左圖為斥力機機構(gòu)原理圖。。斥力機構(gòu)線線圈通電后，，斥力盤因渦渦流斥力快速速動作實現(xiàn)開開關(guān)電器的操操作。通過對對流過斥力機機構(gòu)線圈的電電流進(jìn)行智能能調(diào)控，可以以實現(xiàn)不同的的開關(guān)電器動動作特性，從從而實現(xiàn)智能能操作。2.2智能開關(guān)技術(shù)術(shù)的應(yīng)用低壓電器智能能操作的實現(xiàn)現(xiàn)可通過永磁磁操作機構(gòu)和和斥力分閘操操作機構(gòu)實現(xiàn)現(xiàn)。上圖為斥斥力分閘永磁磁操作機構(gòu)工工作原理圖。。串聯(lián)線圈和和靜鐵心構(gòu)成成U型螺線線管，，根據(jù)據(jù)永久久磁鐵鐵和螺螺線管管線圈圈的相相互作作用原原理，，分閘閘時向向螺線線管線線圈通通反向向電流流，螺螺線管管和永永久磁磁鐵因因磁極極同性性在一一定條條件下下而產(chǎn)產(chǎn)生出出電磁磁斥力力。通通過對對電磁磁斥力力的調(diào)調(diào)控，，可達(dá)達(dá)到提提高觸觸頭分分閘速速度、、降低低觸頭頭材料料損耗耗的目目的；；在分分閘末末期時時，工工作氣氣隙達(dá)達(dá)到最最大，，電磁磁力降降到最最低，，機械械碰撞撞強度度也達(dá)達(dá)到最最小，，從而而提高高了操操作機機構(gòu)的的可靠靠性。。2.2智能開開關(guān)技技術(shù)的的應(yīng)用用（3）狀態(tài)態(tài)監(jiān)測測與壽壽命評評估智能開開關(guān)電電器要要能實實時監(jiān)監(jiān)測并并評估估設(shè)備備本身身的運運行狀狀態(tài)、、劣化化趨勢勢、壽壽命等等信息息。智智能開開關(guān)電電器的的狀態(tài)態(tài)監(jiān)測測與壽壽命評評估包包括狀狀態(tài)感感知、、故障障診斷斷、壽壽命評評估3個層次次。A.狀態(tài)感感知功功能。?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)智能能開關(guān)關(guān)電器器各種種狀態(tài)態(tài)信息息的現(xiàn)現(xiàn)場提提取，，如斷斷路器器位置置信息息，動動觸頭頭行程程曲線線、分分合閘閘振動動、脫脫扣回回路、、儲能能回路路等機機械狀狀態(tài)信信息，，支柱柱絕緣緣子等等絕緣緣部件件的絕絕緣狀狀態(tài)信信息（（局部部放電電、交交流泄泄漏電電流等等），，載流流部件件的溫溫度狀狀態(tài)、、環(huán)境境狀態(tài)態(tài)信息息等。。右圖圖為開開關(guān)電電器中中的支支柱絕絕緣子子交流流泄漏漏電流流信息息感知知模塊塊。該該模塊塊包括括交流流泄漏漏電流流信號號提取取、隔隔離、、I/V轉(zhuǎn)換、、信號號調(diào)理理。2.2智能開開關(guān)技技術(shù)的的應(yīng)用用B.故障診診斷功功能。?？蓪崒崿F(xiàn)對對開關(guān)關(guān)電器器當(dāng)前前運行行狀態(tài)態(tài)是否否健康康的判判斷。。根據(jù)據(jù)實際際需求求，可可以采采用簡簡單的的閾值值判斷斷，例例如母母線溫溫升是是否超超標(biāo)