1 引言
目前在電力系統中廣泛應用的是電磁式電壓、電流互感器。但是，隨著(zhù)電力系統向大容量、高電壓的方向發(fā)展，廠(chǎng)、站、和系統數字化測量、保護、調度和控制已成為發(fā)展的趨勢。對電力設備提出的小型化、智能化、高可靠性的要求也越來(lái)越高?，F有電磁式互感器由于其結構特點(diǎn)和存在的不足已不能滿(mǎn)足這種要求。
早在上世紀50年代，國外如ABB、SIMENS、ALSTOM等公司開(kāi)始進(jìn)行新式互感器的研究，光電互感器就是主要的一種。90年代初，國外已應用到電力系統中。特別是九十年代后期IEC60044-7《電子式電壓互感器》、IEC60044-8《電子式電流互感器》、IEC61850《變電站網(wǎng)絡(luò )和系統》等標準的相繼頒布，規范了電子式互感器的技術(shù)要求，為電子式互感器的推廣應用奠定了基礎。光電互感器是高壓、超高壓電子式互感器的主力設備，也必須在這些標準的規范下進(jìn)行設計和制造、試驗和運行。
2 設計思想
OET700型光電互感器是基于IEC 60044-7、IEC 60044-8標準設計，互感器接口符合IEC61850-9規定，用光作為傳輸工具，將信號用數字形式輸出的互感器。
傳感器將一次電流、電壓轉變成電子電路允許測量的信號，由采集器單元就地完成模數轉換并調制成光信號，通過(guò)光纖把一次電流電壓數字量傳送到位于集控室的合并器單元?；ジ衅鞲叩蛪洪g采用彈性固體絕緣材料，可簡(jiǎn)化結構，降低制造難度。
3 工作原理
OET700系列互感器中電流信號采集是利用電磁感應原理的羅哥夫斯基線(xiàn)圈和小功率電流互感器來(lái)實(shí)現，電壓信號采集是用串聯(lián)感應分壓器實(shí)現的。
傳感頭部件包括串聯(lián)感應分壓器、羅哥夫斯基線(xiàn)圈、小功率電流互感器、采集器單元等。傳感頭部件與電力設備的高壓部分等電位，轉變后的電壓和電流模擬量由采集器就地轉換成數字信號并通過(guò)光纖傳送到合并器單元，合并器單元接收并轉換成符合IEC61850-9格式的數據通過(guò)光纖以太網(wǎng)提供給保護、測量等設備。采集器單元和合并器單元可以根據需要是一對一、一對多或多對一等多種組合形式。
1)羅哥夫斯基線(xiàn)圈：這是由非磁性材料為骨架構成的空心線(xiàn)圈，因此不會(huì )出現磁飽和以及磁滯現象，這些特點(diǎn)決定了羅哥夫斯基線(xiàn)圈做傳感器具有良好的線(xiàn)性度和暫態(tài)特性。所以羅哥夫斯基線(xiàn)圈輸出的電壓信號用于保護最具有優(yōu)越性。
2)小功率電流互感器
小功率電流互感器是一種鐵心線(xiàn)圈式低功率電流互感器，是傳統的電磁式互感器的發(fā)展。小功率電流互感器可以帶高阻抗，可以輸出和一次電流成比例的電壓信號，而且它的準確度特別高，用來(lái)提供測量用信號有很大的優(yōu)越性。
3)串聯(lián)感應分壓器
串聯(lián)感應分壓器是由多級不飽和電抗器串聯(lián)而成，輸出電壓信號從串聯(lián)在電路中的小電抗上取出，根據需要，信號可以在高壓端取出，也可以在分壓器接地端取出。
串聯(lián)感應分壓器參照串級式電壓互感器的原理制成。
4)采集器單元
OET700系列光電式互感器的采集器用來(lái)對模擬量輸入進(jìn)行采樣、模數轉換并通過(guò)光纖傳送數據到合并器。
采集器與合并器制之間僅通過(guò)兩根光纖進(jìn)行能量和數據的傳遞。
采集器提供三路模擬量輸入，分別是電壓、保護電流和測量電流，經(jīng)低通濾波進(jìn)入模數轉換回路。模數轉換回路采用高精度的、高采樣率的16位AD轉換器，其信噪比可以達到90分貝。
采集器采用超低功耗16位RISC體系的CPU，保證在較低的功率消耗下，取得良好的性能。
采集器的主工作電源來(lái)自激光電源。取能線(xiàn)圈得到的能量經(jīng)整流、濾波處理后，作為采集器工作的熱備用電源。
4 結構特點(diǎn)
OET700系列光電式互感器和傳統的互感器相比在結構上有以下特點(diǎn)：
1)外絕緣采用了硅橡膠復合有機絕緣，增強了設備的抗環(huán)境變化的能力。
2)采用了無(wú)油化，無(wú)氣體的設計方案。整個(gè)傳感器和信號柱都用特種絕緣脂真空灌封。設備絕緣強度高。無(wú)漏油、漏氣的隱患，可靠性強。
3)采集器處于和被測高電壓等電位的密閉而屏蔽的傳感頭中，采集器和合并器的信號、能量傳輸通過(guò)光纜來(lái)進(jìn)行，增加了設備的抗電磁干擾能力，數據可靠性大大提高。
4)光電互感器具有自檢功能，在通訊故障或互感器其他故障時(shí)，因收不到校樣碼正確的數據而發(fā)出互感器故障報警信號。
5 試驗
試驗和校準是按IEC60044-7《電子式電壓互感器》和《電子式電流互感器》中規定的型式試驗項目,在國家高電壓計量站和國家高壓電器質(zhì)量監督檢驗中心進(jìn)行的。試驗項目包括了標準中列出的所有型式試驗項目和例行試驗項目，還增加了通用特殊試驗中的機械強度試驗、截斷雷電沖擊試驗。對于互感器的準確度試驗作了常溫下的準確度試驗，還作了-40℃～+50℃溫度循環(huán)試驗。對于電流互感器，作了穩態(tài)電流誤差試驗，還作了暫態(tài)電流誤差試驗;對于電壓互感器，還增加了鄰近效應對準確度的影響試驗。
所有試驗都通過(guò)并達到技術(shù)要求。
下面列出誤差試驗的情況和結果：
試驗是在一臺330kV電容分壓的組合式電流電壓互感器和一臺220kV串連感應式電壓互感器上進(jìn)行的。
(1)常溫下穩態(tài)誤差測量：
試驗采用了時(shí)鐘脈沖同步，將采得的被試互感器輸出數字量和基準互感器輸出的數字量直接比較，通過(guò)計算可以得到誤差。
(2)溫度循環(huán)下的誤差試驗
對光電電流互感器和光電電壓互感器都作了溫度從-40℃～+50℃的循環(huán)下的誤差試驗，在試驗規定的溫度測量點(diǎn)(-40℃、22℃、50℃)測量誤差。測到的誤差都在規定的準確度限值之內。(3)電流暫態(tài)誤差試驗：
對OET733﹙330kV、1600A﹚光電電流互感器還作了暫態(tài)誤差試驗。試驗是在國家高壓電器質(zhì)檢中心進(jìn)行的。
6 運行情況、鑒定情況
2003年10月，OET722數字式光電電流互感器在南京供電公司220kV六合變220kV六鋼線(xiàn)投入試運行。該線(xiàn)路負載為南京鋼鐵公司，典型沖擊負荷，短時(shí)間負載變化幅度大，高次諧波含量高。二次設備配OEML701線(xiàn)路保護和DTSD1056三相電子式多功能電能表。2004年五月后切換間隔到六汊線(xiàn)，保護定值做相應修改，裝置不變。該線(xiàn)為聯(lián)絡(luò )線(xiàn)，功率方向變換頻繁。
2004年2月，OET733數字式光電電流互感器在蘭州供電公司330kV永登變330kV中開(kāi)關(guān)位置(330側為1/2斷路器接線(xiàn))投入試運行。二次設備配SG750數字式變壓器保護。
一年多的試運行中，互感器運行良好，未發(fā)生任何事故和不正常情況;其準確度(用累計的電量數表示)也很好，和傳統的電度表讀數相比，誤差在0.05%之內。而且與之相連的記錄裝置還準確的記錄到區外故障狀況。
2004年6月27日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )對OET700系列電子式電流互感器和電壓互感器進(jìn)行了成果鑒定，同意通過(guò)鑒定，可小批量生產(chǎn)。
2004年12月，由OET711型110kV數字式光電電流互感器和電壓互感器、OET701型10kV電子式電流互感器組成的全數字化變電站在山東陽(yáng)谷投運。二次設備是X7000系列全數字化變電站保護裝置。
7 結語(yǔ)
OET700數字式互感器的研制是從2001年開(kāi)始的，通過(guò)樣機研制、試驗、試運行和鑒定，到完善生產(chǎn)條件和小批量生產(chǎn)，整整經(jīng)過(guò)4年多的時(shí)間。在產(chǎn)品不斷完善中，采用了羅哥夫斯基線(xiàn)圈、低功率電流互感器、串聯(lián)感應分壓器等新技術(shù)，使電流測量準確度達到0.1級;電壓測量準確度達到0.2級。又在結構中采用光纖能量和信號傳輸、特種固態(tài)絕緣脂真空灌注等技術(shù)，增強了抗EMI性能和絕緣性能，使可靠性大大提高。
通過(guò)實(shí)際運行標明，數字式光電互感器是安全的、可靠的;其準確度更高，更適合數字式二次保護測控裝置，特別在超高壓、特高壓電網(wǎng)中有特出的優(yōu)越性。加上他成本較低的優(yōu)勢，他將會(huì )有廣闊的使用前景。
聯(lián)系客服
