電子式電流互感器工程應用研究

彭南

【摘 要】近年來，隨著智能電網概念的提出，數字化變電站乃至智能變電站的建設成為必然趨勢。電子式互感器是數字化變電站和智能變電站的標志性設備，作為二次系統數據源頭的智能化一次設備，其重要性不言而喻。雖然國內外已有不少電子式互感器產品，但應用經驗缺乏是推廣應用的最大阻礙之一。文章從電子式電流互感器的構成為切入點，介紹了其具體分類以及實際應用情況，希望為后續的應用和研究提供參考。

【關鍵詞】電子式；電流互感器；工程應用

【中圖分類號】TH86 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）12-0055-01

引言

電子式互感器是在現代電力系統中發揮著十分重要的作用，其主要作用是為電能計量、測量、控制和保護等裝置提供電流和電壓信號，進而保證相關設備的工作精度。電子式電流互感器的應用，大大提高了電力系統的安全性、穩定性以及經濟性，是現代化電力系統中必不可少的設備。近年來，相關單位對電子式電流互感器進行了深入研究，已經取得了較大的成果，該產品也具有很好的應用前景。一、電子式互感器的構成

電子式互感器一般是由傳感模塊與合并單元組成的，傳感模塊又叫做遠端模塊，通常安裝在電路的高壓一次側，主要作用是采集、調節一次電壓或電流，并將其轉化成數字信號。合并單元安裝在電路的二次側，主要作用是將一次側傳來的數字信號進行合并處理。電子式互感器結構基本原理圖如圖1所示。

對電子式電流互感器，按高壓側是否需要電源供電可分為有源式和無源式。

有源式（下面簡稱ECT）：高壓側采用羅氏線圈或LPCT感應電流，經過A/D轉換之后用光模塊發送到低壓側的數據處理單元。高壓側的電源來自于小CT取電或激光供電，小CT取電通過從線路上感應取能；激光供電通過光纖將大功率激光器發出的光傳送到傳感頭部分，然后用光電池轉化為電能，當作高壓側采集電路的供電使用。

無源式（下面簡稱OCT）分為：全光纖式、磁光玻璃式。全光纖式（下面簡稱FOCT）：在待測電流的線路上設置感應光纖環，待測電流產生的磁場使光纖中傳輸的光偏振面旋轉，通過檢偏器檢出的光強變化或者相位變化，計算偏振變化及對應的線路電流；磁光玻璃式（下面簡稱MOCT）：在待測電流的線路周圍設置磁光玻璃，待測電流產生的磁場使光偏振面旋轉，通過檢偏器檢出的光強變化計算偏振變化及對應的線路電流。三、實際應用方案

據統計，目前國內已投運的數字化變電站采用Rogowski線圈型的較多，GIS變電站和AIS變電站均有應用。

實際應用中，Rogowski線圈型電子式電流互感器傳感技術相對成熟，采集技術相對簡單，只需對傳感線圈輸出的電壓信號進行積分放大、模數轉換（analog2digital，A/D）采樣等處理，通過私有協議接入合并單元，因此輸出數據較穩定。

因線圈傳感輸出為電信號，一次側需電光轉換，所以存在高電位采集器需獨立供能的問題。在GIS變電站中，采集器安裝在接地外殼上，可直接用變電站直流電源供電，無需獨立供能。在AIS變電站中，處于高電位采集器的供能成為當前的一大技術難關，至今未有理想的供能方式，目前大都采取激光供能和母線取能相配合的方式；雖然能實現無縫切換，但在實際應用中，切換過程降低了采集系統工作的可靠性，如電流在切換臨界值附近波動時，應避免出現頻繁切換。

另外，在運行維護方面，一次側因有電路板，一旦在運行期間電路板故障，則必須拉閘停電才能更換；一次側電路板上的元器件在高電場強度下其可靠性極為重要，采取的均壓和屏蔽措施是否有效，直接影響元器件能否長期安全運行。工程應用中還發現Rogowski線圈型電子式電流互感器輸出存在一定的直流分量，如圖2所示。

純光纖型電子式電流互感器應用的傳感技術先進，擺脫了電磁感應定律，但受光學技術限制，傳感頭工作穩定性有待考證；其傳感原理基于法拉第磁光效應，傳感介質為光纖，故傳感頭體積較羅氏線圈型小很多。由于傳感光纖輸出光信號，故采集器可下放至二次側，一二次側不存在電磁關系，也不存在一次側采集器的供能問題。

傳感頭制作工藝復雜，屬于精密型制作，需耗費大量人力物力，目前還難以實現批量生產，導致生產成本偏高。另外，光學傳感頭敏感度高，容易受環境如溫度、振動等的影響，會導致精度不佳、輸出不穩定。在實際應用中，為給采集器提供良好的工作環境，安裝了溫度調節器，器件的增加降低了可靠性，還增加了該調節器的監視和維護問題，增加了巡檢工作的難度。結語

電子式電流互感器的主要技術優勢體現在兩方面：第一，傳感頭無需供電；第二，可以對直流電流進行測量。目前，電子式電流互感器的技術要求較高，制造工藝也比較復雜，因此，限制了該產品在電力系統中的大規模應用。因此，相關工作人員應該針對電子式電流互感器的這些缺陷展開深入研究，進而提高該產品的工作穩定性，解決相關的技術性問題，進而推動我國電力事業的發展。

參考文獻

[1]鄒光旭.電子式電流互感器的應用研究[A].云南電網公司、云南省電機工程學會.2012年云南電力技術論壇論文集（文摘部分）[C].云南電網公司、云南省電機工程學會：，2012：1.

[2]劉昭.電子式電流互感器的特性及應用研究[D].華北電力大學，2012.

[3]許玉香，項力恒.電子式互感器的應用研究[J].電氣制造，2011（08）：48-51+53.

[4]張紅丹，梁新磊，吳超一.電子式電流互感器工程應用研究[J].科技資訊，2012（13）：126-127.