智能電網電子互感器技術應用研究

摘 要：改革開放以來，我國的經濟建設取得了長足的發展，科技信息技術在不斷的得到提升。立足國內、自主創新是國家電網總局提出的新要求。現代智能電網的建設以信息通信技術、控制技術為基礎，積極構建新型電網資源。智能電網的骨架網絡是特高壓電網，其具備數字化、信息化、互動化和自動化的典型特征，因而需要各級電網協調發展。該文論述的重點是電子互感技術的使用特點、其獨特的優勢在智能電網中的應用、電子互感器技術如何在實際應用當中發揮其獨特的作用、在實際應用當中會遇到怎樣的問題、如何分析解決這些問題才能夠更好的發揮智能電網在優化資源配置、促進國民經濟發展中的作用。

關鍵詞：智能電網 電子 互感器

中圖分類號：TM45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02

與西方發達國家相比，我國在智能電網的架構方面存在著一定的差距，在配電、輸電等領域都有相當大的提升空間，因而加大靈活交流輸電裝置的研究與開發力度、強化智能電網的網架結構是必然趨勢。從世界電網發展運行的軌跡來看，未來電網實行大電網互聯是必然的選擇。我國在進行國民經濟建設過程中采用日趨復雜的交直流互聯電網結構，使得對于電網的人工控制難度不斷加大；另外我國自然災害頻繁，特別是極端自然災害對于大型的輸電網絡構成了極大的威脅和破壞性。[1]因而建立起一套系統的調控手段就顯得十分的必要。在現行的電網運行模式中，電子裝置可以很好的起到輸送與配置電網的潮流分配、增強網架結構的調節，同時可以有效的抑制電網傳播故障，提高其電網在故障自我修復方面的能力。因此，采用電子互感技術可以有效的增加智能電網的運行效率，降低自然災害等不可抗力因素對于電網的破壞，從而更好的為國民經濟建設服務。

1 對于電子互感器的簡要介紹

電子互感器是一種具有數字輸出或者模擬量電壓輸入的繼電保護裝置和電氣測量儀器，從技術理論層面來講電子互感器的共頻率在15～100 Hz范圍內（圖1）。

依據我國電子互感器分類標準和國際IEC標準，一般情況下，將電子互感器的類型分為有源型電子互感器和無源型電子互感器兩大類型。在圖1中，如果一次傳感器不需要一次變換器，而是依靠光纖傳輸系統即可將光測量信息輸出，即依據光學原理傳感，那么，此類電子互感器劃分和歸屬于無源型電子互感器。相反，如果一次變換器是在整個信息傳輸過程中需要一次電源供電，并且是由電子部件構成的，那么此類電子互感器則劃分和歸屬于有源型電子互感器。[2]

2 電子互感器在智能電網中的使用情況分析研究

電子互感器生產使用技術的日臻成熟和完善，使得電子式互感技術在不同類型的電壓等級變電站中得到極大的認可和廣泛的投入運行。電子互感器在幾年之前已經投入運用到110 kV以下的變電站中；在220 kV以上的變電站中，已經逐步實現了由常規互感器和電子互感器比列掛網運行轉移過渡到電子互感器單獨運行的使用模式。例如已經投入運行的江蘇西涇220 kV智能變電站、吉林長南500 kV智能變電站、陜西延安750 kV智能變電站等試運行變電站中都采用了各種類型相結合的電子互感器。目前，我國已經投入運行使用的電子互感器與GIS設備結合安裝使用的類型有如下幾種。

（1）將有源型電子電流互感器與隔離開關組合安裝應用。具體實施步驟是將電子式電流互感器安裝在隔離開關的底座上，這樣就由隔離開關來承受電子互感器的重量。此種組合安裝使用方式能夠在很大程度上壓縮減小配電裝置的間隔縱向尺寸，因而能夠減少變電站的面積。

（2）將有源型電子電流互感器安裝在GIS組合器的SF6氣室內；有源型電子互感器采用懸掛安裝的方式，并將電子互感器與高壓電極相鏈接使用。

（3）有源型電子式電流互感器、電子電壓互感器組合設備布置安裝于GIS 高壓氣室內部。

（4）全纖電子電流互感器與GIS組合安裝，將電子互感器套于GIS外部，安裝簡單，不改變GIS結構；或者將電子互感器安裝于GIS 高壓氣室外部連接處密封。

當前我國已投入運行的電子互感器主要應用于電壓等級在110 kv以上的。截止到2011年，我國國家電網統計共投入運行電子互感器2040臺左右，在所有的已經投入運行的互感器比例中占0.48%。其中，電子式電壓互感器有400臺左右，電子式電流互感器有1360臺左右。[3]當前的電子式電流互感器主要以有源型為主，占據整個電子式電流互感器的80%，只有不足20%的是無源型，而電子式電壓互感器則基本上都以有源型為主。

3 電子互感器在智能電網運用中出現的問題

國家電網對于電壓等級在110 kv以上的電子互感器運行情況調查與研究顯示，各類電子互感器在運行過程中出現的問題表現在以下幾個方面。

（1）電子式電壓互感器。據統我國智能電網的統計資料顯示，電子式電壓互感器共發生故障52臺次，其中，電壓等級為66 kV的電子互感器發生故障為1臺次，110 kV電壓等級17臺次，220 kV電壓等級2臺次，800 kV等級32臺次（均為直流系統），電壓等級越高，電子互感器的故障發生率也越高。

（2）電子式電流互感器。據統計資料顯示，國家電網公司系統內電子式電流互感器共發生故障141臺次，其中，電壓等級為66 kV的電子式電流互感器發生故障2臺次，110 kV電壓等級67臺次，220 kV電壓等級11臺次，500kV等級61臺次（均為直流

系統）。[4]

4 電子互感器在智能電網應用過程中所出現的問題分析

電子互感器在智能電網應用方面技術尚不成熟，當前，電子式電壓互感器與電流互感器相比，在技術應用方面，存在著技術成熟度較低的問題；小電流測量時的信噪比較低的問題；存在著Verdet常數的補償問題；全纖電流互感器存在著光纖器件的非理想偏振特性問題；電容分壓型的電子式電壓互感器容易受到外界空間雜散電容對于電壓分壓比的干擾等問題。

電子互感器的入網管理不到位，針對電子式的互感器存在著實驗方法和實驗項目不完善的問題，所設立的檢驗項目針對性不高；電子互感器由于投入運行時間短、設備少，因而目前還沒有出臺相關的技術使用規范用于指導電子互感器設備的技術評價、電子互感器設備的狀態特征信息的獲得、電子互感器設備的檢修和保養維護工作，所以管理運行較為困難。

5 結語

總之，電子互感器在智能電網中發揮著重要作用。然而就現階段我國的電子互感器技術在實際的電網應用中的情況而言，存在著較多的問題因此電網公司及電子互感器設備的生產廠家需要加強對于電子互感器技術的研究與創新，以提高電子互感器的使用可靠性和安全性，并制定各類技術標準，規范生產流程以改進電子互感器應用技術。

參考文獻

[1]劉振亞.大力發展特高壓技術，推動能源利用方式創新與變革[C]//2009特高壓輸電技術國際會議，北京，中國，2009.

[2]國家電網公司基建部，智能變電站建設技術[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.智能電網技術綜述[J].電網技術，2009，33（8）：1-7.

[4]張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網的研究進展及發展趨勢[J].電網技術，2009，33（13）：1-11.