1電子互感器與智能開關介紹南京南瑞繼保電氣有限公司2智能化變電站概念智能化變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。智能化一次設備:電子式互感器、智能化開關等過程層、間隔層、站控層3智能化變電站與傳統變電站網絡結構對比

總結4變電站智能一次設備電子式互感器智能化開關5電壓等級越高電子式互感器優勢越明顯中低電壓等級使用電子式互感器意義不大電子式互感器比較項目常規互感器電子式互感器絕緣復雜絕緣簡單體積及重量大、重體積小、重量輕CT動態范圍范圍小、有磁飽和范圍寬、無磁飽和PT諧振易產生鐵磁諧振PT無諧振現象CT二次輸出不能開路可以開路輸出形式模擬量輸出數字量輸出6電子式互感器的原理和分類按一次傳感部分是否需要供電劃分有源式電子互感器無源式電子互感器按應用場合劃分GIS結構的電子互感器AIS結構(獨立式)電子互感器直流用電子式互感器7數字信號額定輸出

-電流測量：2D41H

-電流保護：01CFH

-電壓：2D41H模擬信號額定輸出

-電流互感器：150mV，225mV，4V等

-電壓互感器：2/

V，4/V，6.5/V等國際標準

IEC60044-7、IEC60044-8國家標準

GB/T20840.7、GB/T20840.88AIS結構有源電子式組合互感器激光器驅動電路PIN數據處理合并單元保護測控計量LPCT空芯線圈遠端模塊復合絕緣子光纖光纜電容分壓器絕緣介質IEC60044-8IEC61850-9-1/2保護、測控、計量合并單元線路保護母線保護變壓器保護錄波測控計量9GIS用有源電子式互感器10有源電子式互感器利用電磁感應等原理感應被測信號CT：空心線圈(RC)；低功率線圈(LPCT)PT：分壓原理電容、電感、電阻傳感頭部分具有需用電源的電子電路利用光纖傳輸數字信號AIS式（獨立式）、GIS式電子式互感器11電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測一次電流。1)空芯線圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示。空芯線圈不含鐵芯，具有很好的線性度。空芯線圈的輸出信號e與被測電流i有如下關系：2)低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規CT的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小。

電子式電流互感器原理電流到電壓的轉換器。Rsh是LPCT的內裝元件P1IpS1RbUsRshNsNpS2P212電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電壓測量的精度，改善電壓測量的暫態特性，在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號U0與被測電壓Ui有如下關系：式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。利用電子電路對電壓傳感器的輸出信號進行積分變換便可求得被測電壓。電子式電壓互感器原理13一次電流（電壓）傳感器一次轉換器傳輸系統二次轉換器合并單元A相電子式電流（電壓）互感器Ｐ１Ｐ２Ｂ相電子式電流（電壓）互感器Ｃ相電子式電流（電壓）互感器保護、測控IEC60044-8IEC61850-9-1/2電子式互感器的結構及應用框圖14電子式互感器的構成15電子式互感器遠端模塊的配置16有源電子式互感器產品結構17與有源式電子互感器相比，無源式電子互感器的傳感模塊利用光學原理，由純光學器件構成，不含有電子電路，其有著有源式無法比擬的電磁兼容性能利用光纖傳輸傳感信號傳感頭部分不需電子電路及其電源獨立安裝的互感器的理想解決方案Faraday磁光效應（電流互感器）Pockels電光效應（電壓互感器）無源電子式互感器18Faraday磁光效應（電流互感器）19Pockels電光效應（電壓互感器）20無源電子式互感器結構21關鍵技術難點光學傳感材料的選擇傳感頭的組裝技術微弱信號檢測溫度對精度的影響振動對精度的影響長期穩定性無源電子式互感器22應用電子式互感器需要面對的幾個問題配置方案同步采樣問題采樣數據傳送標準電子式互感器配置23配置方案配置原則是保證一套系統出問題不會導致保護誤動，也不會導致保護拒動電子式互感器的遠端模塊和合并單元需要冗余配置遠端模塊中電流需要冗余采樣合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠端模塊，合并單元可以安裝在開關附近或保護小室電子式互感器配置24220kV雙母線方式25GIS用電子式電流電壓互感器電子式互感器應用情況26電子式互感器應用情況合并單元線路保護2728

AIS電子式電流電壓互感器

29直流電子式互感器30無源電子式互感器的應用31電子式互感器的校驗

被試ECTP1V1數字幀P2基準CTP1KrP2S1S2傳輸系統Ip二次轉換器基準A/D轉換器R1IsRc合并單元求值單元(例如，微機)is(n)iref(n)時鐘

,eECT標準CT1A/4V合并單元電子式互感器校驗儀32智能化開關設備智能開關設備的定義IEC62063:1999具有較高性能的開關設備和控制設備，配有電子設備、傳感器和執行器，不僅具有開關設備的基本功能，還具有附加功能，尤其在監測和診斷方面在線監視功能智能控制功能數字化的接口電子操動33智能化開關設備在線監視功能電、磁、溫度、開關機械、機構動作狀態檢修狀態監測狀態評估檢修計劃監測系統的成本、可信度、可靠性34智能化開關設備智能控制功能最佳開斷定相位合閘定相位分閘順序控制35智能化開關設備數字化的接口位置信息其它狀態信息分合閘命令開關的電子操動變機械儲能為電容儲能變機械傳動為變頻器通過電機直接驅動機械運動部件減少到一個，可靠性提高電子電路的壽命、可靠性成為關鍵36智能化開關設備實施方案利用現有的成熟的二次技術，結合傳統開關設備，提升智能化水平智能化GIS控制柜+GOOSE網絡(室內GIS站)智能終端+GOOSE網絡(敞開站)37方案1－智能化GIS匯控柜

38基于保護及智能控制柜的變電站基本結構39智能控制柜方案的優勢1、節約了電纜等設備投資以及相應的施工投資；數字化變電站建設的一個主要現實目標是為了減少變電站內控制電纜的數量，一方面由于原材料的漲價，電纜成本越來越高，一方面，光纜電磁兼容性能遠好于電纜，能顯著提高變電站內信號傳輸的可靠性。另外，變模擬信號為數字信號能大大增加傳輸的帶寬和信息量。2、節約了保護小室及主控室等的占地面積和投資；應用智能化GIS控制柜使得保護控制下放成為可能，從而能夠顯著減少保護小室和主控室的占地面積，這對一些需要盡量減少變電站土地的城市變電站和地下變電站來說有明顯的效益。40智能控制柜方案的優勢3、GIS智能控制柜優化了二次回路和結構；原來由于一次和二次的專業細分，使得原傳統匯控柜內的許多功能與保護控制二次中的功能相重復，例如防跳、壓力閉鎖、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能夠有效地取消和簡化冗余回路，提高了整個二次回路的可靠性。4、智能控制裝置提供了系統的交互性； 引入智能控制裝置（PCS－9821）以后，友好的中文液晶人機界面以及豐富的自檢和就地操作報告功能，使得運行維護人員無論在就地還是遠方都能及時了解GIS的運行情況。41智能控制柜方案的優勢5、聯調在出廠前完成，現場調試工作量減少；傳統方案中，一次設備和二次設備的電纜連接和調試只能到現場后完成，調試周期比較長，新方案中一二次設備聯調在廠內完成，到現場后調試工作量極小。能夠顯著地縮短投運周期。6、一次二次聯合設計，減輕了設計院的負擔；原來一次和二次設備分別有雙方廠家分別出圖，中間的電纜信號連接由設計院完成，應用一二次結合的新方案后，由兩個廠家聯合出圖并對圖紙的正確性負責。42智能控制柜方案的優勢7、基于通訊和組態軟件的聯鎖功能比傳統硬接點聯鎖方便；智能控制裝置能夠采集到間隔內所有刀閘位置，且間隔間也有光纜連接，所以可以方便地實現基于軟件和通訊的聯鎖，能顯著減少機構輔助接點數量，提高系統的可靠性。8、縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負載；新方案下互感器與保護控制設備的電氣距離大大縮短，使得互感器的容量選擇更為容易，也為小功率互感器（LPCT）的應用創造了條件。43能夠在不改變開關現有條件下實現一次設備和間隔級設備的數據通信GOOSE方式(GenericObjectOrientedSubstationEvent)也能解決保護間的屏間連線針對不同應用場合，成對使用或單獨使用可靠性、實時性智能終端PCS－222方案2--智能終端44

智能終端及GOOSE交換機45選相合閘技術的概念

斷路器選相分合閘技術(ControlledSwithing，簡稱CS)是指通過一定的手段使斷路器動、靜觸頭在系統電壓波形的指定相角處分合，使得空載變壓器、電容器組、并聯電抗器和空載線路等電力設備在對自身和系統沖擊最小的情況下投切入電力系統的技術。CS技術能夠大大降低分合閘操作暫態過程中的過電流和過電壓，從而提高了電力設備的壽命和整個電力系統的穩定性。46選相合閘的優勢在國網公司推動研究特高壓交直流輸電技術的大背景下，特高壓電網中的過電壓問題更加凸顯出來。目前，系統中的斷路器在關合瞬時，系統電壓和電流的初相角通常都是隨機的和不確定的，在關合空載變壓器、電容器組、并聯電抗器和空載線路時，常常產生幅值很高的涌流和過電壓，這樣不僅對系統中的設備不利，還會影響繼電保護的動作行為，減少斷路器的電氣壽命等。斷路器選相分合閘裝置的應用使得斷路器分合閘所造成的涌流和過電壓大大降低，有利于整個電網的穩定，從而降低了電力系統的建設和維護費用。斷路器選相分合閘裝置的應用能夠降低分斷時斷路器觸頭的電氣磨損，減少斷路器觸頭重燃的可能性，延長斷路器設備的使用壽命和維護周期。另外，使得取消斷路器分合閘電阻及相關控制設備成為可能，從而能夠大大