電流測量裝置分析

摘要：電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的高壓設備之一。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是數(shù)字電力的發(fā)展與普及，電子式電流互感器作為數(shù)字化變電站的關鍵設備，將會得到快速發(fā)展和應用。

關鍵詞：電子式電流互感器；絕緣；供能方式

中圖分類號：TM721.1文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）16-0115-01

1電子式電流器的產生

電流互感器被廣泛應用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測、電力系統(tǒng)分析之中。傳統(tǒng)的電流互感器是電磁感應式的，在正常使用時，一次繞組串聯(lián)在回路里，二次繞組經負荷閉合，并保證通過的負荷電流與一次繞組的電流成正比。這樣，通過測量二次繞組電流，便可方便地計算出一次繞組中電流大小。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展及電網電壓等級不斷提高，對高電壓、大電流的測量要求也在不斷提高，而傳統(tǒng)電磁式電流互感器已經不適應這種發(fā)展情況，在運行中暴露出嚴重缺點，絕緣問題日益突出。由于絕緣成本隨著絕緣等級的升高呈指數(shù)增長，原有的空氣、油紙、氣體和串級絕緣已經不能滿足超高壓設備的絕緣要求，而且傳統(tǒng)的電流互感器存在磁飽和、鐵磁諧振、易燃易爆及動態(tài)范圍小等問題。于是，旨在解決超高壓絕緣問題的測量方法應運而生，電子式電流互感器誕生了。電子式電流互感器具有高絕緣、體積小、重量輕，無飽和，數(shù)字化、光纖化和智能化，測量范圍大，頻帶寬等優(yōu)良性能，是傳統(tǒng)電流互感器的替代品。它采用Rogowski線圈作傳感頭，以光纖作為信號的傳輸媒質，把母線電流轉換為光信號傳輸?shù)浇邮斩藢δ妇€電流進行測量的裝置。

2電子式電流器的分類

目前常用的供能方式主要有利用電流互感器或電容分壓器從母線上取電能、激光供能、太陽能供電及蓄電池供電等。按國家標準GB/T20840.8-2007規(guī)定，電子式電流互感器可分為兩類。 測量用電子式電流互感器和保護用電子式電流互感器。

3電子式電流器的構成

電子式電流互感器主要由傳感頭、模擬信號處理、光纖傳輸通道、數(shù)字信號處理和顯示等部分組成，其中傳感頭和模擬信號處理部分的精度嚴重影響著整個互感器的精度，因此這兩部分的設計非常關鍵。

傳感頭Rogowski線圈的互感系數(shù)低，感應出的電壓很小，為防止其經過積分器后被衰減，在積分器前需加入前置放大環(huán)節(jié)，對感應的電壓信號進行放大，感應電壓與輸入電流成微分關系。

隨著有源電子式電流互感器進入市場應用，它的高壓側將電流信號轉換為數(shù)字信號經光纖傳至地電位，實現(xiàn)了高低壓之間的光隔離絕緣，加之便于工業(yè)化批量生產，已成為占主導地位的互感器種類。同期，我國研發(fā)一種更加實用的“自勵源”技術，從而有源式轉變?yōu)橐环N“準無源”結構。這一方案大幅度簡化了互感器，從根本上提高可靠性和壽命周期。一種適合電子式小功率分壓的“等勢腔”分壓結構有很高的絕緣安全性和測量精度指標。

4電子式電流器的發(fā)展方向

電子式電流互感器改變了原有的裝配應用方式，微電子器件被前移至戶外環(huán)境的高壓線、隔離刀閘、斷路器等強干擾源附近，必須經受惡劣氣候條件以及不規(guī)則強電磁干擾的考驗，目前研發(fā)和應用中面臨的主要問題是：電磁干擾防護、通信差錯控制、可靠電源方式以及適應戶外環(huán)境，如果措施不當，易引發(fā)信號失效、保護誤判等。

解決這些問題，需要盡快完善試驗、檢驗相關標準，促進電子式電流互感器下一步研發(fā)的關注點向高可靠、高穩(wěn)定方向傾斜。首先，傳感無源化。由于無源傳感方式具有技術優(yōu)勢，獨立式ECT傳感部件將趨向于無源化，這包括有源式傳感器將通過擺脫對外源的依賴，實現(xiàn)自供電，走向準無源化。光學傳感器通過提高其測量性能，簡化系統(tǒng)結構，降低造價，進入實用。其次，結構組合化。利用電子式微功率、小型化優(yōu)勢，互感器更多以組件方式組合于變壓器、全封閉組合電器、隔離刀等組合電器中，減少占地，降低造價，促進一次電器本身的小型化和智能化。各種方案發(fā)揮各自優(yōu)勢，相互組合，優(yōu)勢互補，會出現(xiàn)各種獨立、封閉式電流—電壓組合互感器，LPCT/ROG-CT與光學組合版電流互感器。再次，功能復用化。充分利用數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢，單點測試，可以多點共享，互感器同時提供Goose、RS485、MU等不同類型的數(shù)字接口，供多種測控設備共享，減少互感器多點重復安裝，使設備配置更加緊湊。最后，部件標準化。具有通用性和互換性，可作為標準附件“插接”式安裝于各種一次設備。

電子式電流互感器在電力系統(tǒng)中已成為電流互感器發(fā)展的新方向。

參考文獻：

[1] 任致程，周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M].北京: 中國電力出版社，2007.