电子式互感器在智能电网建设中的应用研究
李红岩 周德志
（1.辽宁新创达电力设计研究有限公司 辽宁 沈阳 110179；2.沈阳电力勘测设计院 辽宁 沈阳 110003）
摘 要： 电子式互感器相比与传统电磁式互感器在智能电网中有着诸多的优点，对电子式互感器分类、工作原理进行简单介绍，阐述电子式互感器在智能电网中的应用现状及运维中暴露的问题，并提出解决方案。
关键词： 电子式电流互感器；电子式电压互感器；智能电网；智能变电站
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120116－02
表1 电子式电压互感器技术性能比较表
1 电子式互感器的简介
电子式互感器是具有模拟量电压输入或数字量输出，共频
率为15Hz～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用。其中
图1为数字量输出型电子式互感器的通用图框。
表2 电子式电流互感器技术性能比较表
图1 单相电子式互感器的通用图框
根据IEC和国家标准，电子式互感器可分为有源型和无源
型两种。在图1中，若一次变换器是电子部件，需要一次电源供
电，则称此类电子式互感器为有源式电子式互感器；若一次传
感器是光学原理的，光纤传输系统可以直接将光测量信送出，
无需一次变换器，则称此类电子式互感器为无源式电子式互感
器。其中图2为电子式互感器的分类示意图。
图2 电子式互感器的分类示意图
2 电子式互感器的技术特点及性能比较
电子式互感器与常规互感器相比，具有消除磁饱和现象、
对电力系统故障响应快、消除铁磁谐振、绝缘性能优良、能适
应电能计量与保护数字化发展、动态范围大、频率响应范围
宽、经济型好等优点。其中不同原理的电子式互感器也具有其
自身的技术特点。
在工程应用中，不用原理的电子式互感器有其自身的优势
和弊端。表1、表2中将对电子式电压互感器和电子式电流互感
器根据其分类进行在性能上进行比较。
浅谈在智能电网中智能电表的应用及发展 发表时间：2018-06-11T16:25:11.753Z 来源：《河南电力》2018年2期作者：蔡皓晴 [导读] 随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。 （国网天津城南公司天津市 300201） 摘要：随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。传统电表在用户缴费后，将完成充值的电卡装入电表，电表根据卡中的额度进行供电，额度用尽之后就会停止供电，直到用户再次进行充值。这一过程不仅程序繁琐，也对客户的用电带来非常不好的影响。智能电表的出现，可以很地解决这一问题。智能电表在具备传统电表计费供电功能的同时，还具备更多先进的功能，不仅适应建设智能电网的需要，也符合我国可持续发展战略，智能电表在智能电网建设中的应用意义重大。 关键词：智能电网；智能电表；传统电表；应用；发展 1智能电表的功能 1.1双向通信功能 现代化的智能电表，里面设置了具有通信功能的模块，使其具有了双向通信的功能。供电企业可以通过智能电表与用户进行互动，一方面将停电通知、实时电费使用情况等用户感兴趣的信息告知用户；另一方面，用户也可以将平时遇到的用电方面的疑惑传达给供电企业。特别是在用电高峰的时候，供电企业可以通过智能电表向用户发布实时信息，引导用户合理安排用电计划，为用户节省电费的同时，降低了电网高峰负荷的压力。 1.2实现智能的用电控制 智能电表最为用户青睐的功能是它具有帮助用户实现用电控制的功能，对用户来说可以减少用电的消耗。智能电表可以与现代智能家电密切配合，根据实时电价，合理地控制智能家电的启动停止，通过调整大功率用电设备的开关时间，为用户节约用电。目前全国都已实行了分时电价，智能电表能够自动调配电气设备在峰谷用电时的负荷，在用电高峰时削减负荷，在用电低谷时的提高负荷，很好地降低了用户的用电成本，提高了经济效益，最重要的是为电网的“避高峰”做出了贡献，大大改善了大伏天、大冷天等气候造成的用电紧张的情况。 1.3双向计量 智能电表对于有储能设备，发电设备等分布式的用电大户，可以依据实时的电价引导这类用户合理经济的购买电量和使用电量，减少他们的电费支出。尽量鼓励每个家庭都安装风能，太阳能等低碳高效的储电设备。鼓励人们投资那些低碳节约的，如储冷，储热和储电的经济类设备，减轻电网电量的压力。实践证明，通过智能电表的双向计量功能，向用户即时的反馈用电情况，可以有效减少一个家庭每年13%～15%的用电量，减少3%～15%能源消耗，大大提升了环境效益和社会效益。 2在智能电网中智能电表的应用 2.1结算和配网状态估计 通过使用智能电表可以实时，准确的提供结算费用的信息，改变了过去用电账户上的复杂处理过程。在结账信息化的电力市场下，调度的人员可以方便，及时的更换能源的零售商，在未来还可以实现全自动的切换功能，而且用户也可以及时准确的得到用电账务信息。当前，配网的分布信息不是很准确，这主要因为这个用电信息是根据负载估计值，网络模型和变电站的高压测量得到的，有一定的不确定性。若在用户附近增加智能电表，就可以获得更加及时准确的负载量信息，避免由于电能质量下滑和电力设备负载过大导致的不良后果。通过大量数据的整合，将逐步实现未知状态的测量和估计数据的准确校核。 2.2电能管理与节能 智能电表可以将及时、有效的信息提供给客户，建立相适应的管理系统，为客户带来更优质、更便捷的供电服务。除了满足客户的各种用电需求，还有助于减少客户对电力的浪费，有利于企业的经济效益和社会效益一同实现。通过把客户的实际用电状况反馈给客户，有利于客户改进不良的用电习惯。除此之外，还能帮助客户及时发现设备的故障以及其他异常的耗能情况，促使客户养成节约用电的习惯。电力企业也可以通过引进、开发新技术和新产品，提升用电的管理水平，最终实现用电过程中供求双方的互利共赢。 2.3远程监控及非法用电检测 通过智能电表的功能不仅可以实现远程服务和随时断开过载，而且还对部分电力用户进行强制监督，电力公司通过使用控制开关按钮，远程控制一个特定的过载，智能电表能随时检测打开电表箱，使电表的软件更新升级，如果出现私自改线等现象，可以及时发现该情况，通过获取大量的仪表数据进行比较分析，是能够准确地检测私自篡改线路的情况，此功能为各个用电用户和电力公司挽回了大量的经济损失。 3智能电网中智能电表的应用发展 3.1接口一体化 在未来的一段时间内，电能表的测试工作是一个非常复杂和耗时的工作，需要很大的人力和物力资源来协调工作，广泛地推广应用智能电表势在必行，必要对目前的安装检测模式进行变革，最终实现智能化和自动化的监管。由于智能电表各种接口连接薄弱，在实际的检测过程中是频繁快速地切换工作，大大增加了测试的时间，而且占用太多的资源和管理成本，从而影响运营效率，导致过多的接口设置复杂，不能确保电气设备的安全性和稳定性。因此，要加强智能电表接口一体是非常重要和有发展空间的，这也将成为后期发展研究和开发的一个重要课题。 3.2网络化、系统化和模块化 智能电表未来的发展必然是向着网络化，模块化，系统化的方向发展。其中智能电表的网络化可以帮助电网在各种不同的场合采集，储存电能的信息，通过无线网络将信息传输到信息管理库里，方便整理和分析。智能电表的模块化可以避免对整个电能表进行更换的操作，只要改变部分的模块就可以了。而且由于模块化与结构的标准化，用电管理部门不用过于依赖某一家电能表的厂商，为规范电能表的开发与研究提供支持。模块化还可以通过远程或现场升级来更换故障的模块，节约维护费用。智能电表的系统化则利用了电力系统自动化
电子式互感器简介 电子式电流电压互感器及智能电器产品简介： 随着计算机技术和电力设备二次系统测量、保护装置的数字化发展，电力系统对测量、保护、控制和数据传输智能化、自动化及电网安全、可靠和高质量运行的要求越来越高，具有测量、保护、监控、传输等组合功能的智能化、小型化、模块化、机电一体化电力设备，对电网安全、可靠和高质量运行具有重要意义。这已成为国内外著名电力设备生产企业进行产品研发的主流。 传统的电磁式电流电压互感器难以直接完成计算机技术对电流电压完整信息进行数字化处理的要求，难以实现电网对电量参数变化的在线监测。阻碍了电力系统自动化向更高水平发展，因此寻求一种能与数字化网络配套使用的新型电流电压互感器成为电网安全高效运行的迫切需要。 电子式电流电压互感器，二次输出为小电压信号，无需二次转换，可方便地与数字式仪表、微机保护控制设备接口，实现计量、控制、测量、保护和数据传输的功能，且消除了传统电磁式电流互感器因二次开路、电压互感器二次短路给电力系统设备和人身安全带来的故障隐患。 作为传统电磁式互感器理想的换代产品，电子式互感器可广泛用于中压领域电力监测、控制、计量、保护系统、工矿企业、高层建筑、配、变电等场所，能有效降低变电站（配电所）的建设成本和运行维护成本，提高电网运行质量、安全可靠性和自动化水平，因其几乎不消耗能量、无铁心（或仅含小铁心）、且减少了许多有害物质的使用而使其成为节能和环保产品。电子式电流电压互感器在发达国家已被广泛采用，国内也有越来越多的产品投入使用。 电子式电流电压互感器原理： 电子式电流互感器采用罗哥夫斯基（Rogowski）线圈和轻载线圈的基本原理。 Rogowski线圈由于采用非磁性的骨架，不存在磁饱和现象。一次电流通过Rogowski线圈得到了与一次电流I1的时间微分成比例的二次电压E，将该二次电压E进行积分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器将该信号进行变换、处理，即可将一次电流信息变成模拟量和数字量输出。 轻载线圈它代表着经典感应电流互感器的发展方向。它由一次绕阻、小铁芯和损耗最小化的二次绕组组成。二次绕组上连接着分流电阻Ra，二次电流I2在分流电组Ra两端的电压降U2与一次电流I1成比例，电子式电流互感器比传统的电磁式电流互感器拥有更大的电流测量范围。 电子式电压互感器采用电阻分压原理。 互感器由高压臂电阻、低压臂电阻、屏蔽电极、过电压保护装置组成。通过分压
智能电网发展史 1.1智能电网概念 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重
电子式互感器的现状与发展前景 随着电力传输容量的增加，运行电压等级越来越高，传统的电磁式电流，电压互感器暴露出如绝缘要求高，磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点，成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。 早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号，也称为光电式互感器。2002年，IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势，制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044 -8标准，明确了电子式互感器的定义及相成的技术规范。 根据IEC60044-7标准，EVT采用电阻分压器.电容分压器或光学装置作为一次转换部件，利用光纤怍为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 根据IEC600448标准，ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件，利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 电子式互感器的分类 几十年来，电子式互感器产品的种类已经被开发出很多，根据原理的不同，电子式互感器可分为无源式和有源式2类。所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电于式互感器，而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。 无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，备种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差，装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。 有源式电子式互感器的原理大都比较简单，已被广泛接受。无源式EVT主要利用传统的电阻分压器，电容分压器以及单个电容器测量电压值。在有源式ECT中，作为一次电流采样传感头的元件有传统的电磁式电流互感器、分流器和Rogowski线圈等。
电子式电流互感器的定义 2000年，IEC根据基于光学和电子学原理的电流互感器(ECT)的发展趋势，制定了关于ECT的IEC60044-8标准，明确电子式电流互感器(Electronic Current Transformer: ECT)指采用传统电流互感器(CT),霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部分，利用光纤作为一次转换器和一次转换器之间的传输系统，并且装有电子器件作测量信号的传输和放大，其输出可以是模拟量或数字量。由于其中某些类型要利用光学器件对电流传感且全部利用光纤传输信号，故电子式电流互感器亦称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT) 电磁互感器的优点在于性能比较稳定，适合长期运行.并且具有长期的运行经验。 电磁互感器的缺点： 磁式电流4.感器(Current Transformer: CT)己暴露出下述内在的致命弱点:1绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘乃至串级绝缘都不能满足随电压等级日益增长而更为苛刻的运行条件，在超高压等级使用电磁式电流互感器会产生绝缘击穿的潜在危险;2误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由于电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急剧降低，使误差在过渡过程中上升到不能允许的程度3铁磁谐振效应：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压;4电磁式互感器含有铁芯，因此动态测量的范围小，频带窄面对暂态过程测量性能差；此外还有，输出端开路时导致高压危险; 体积重量均大，成本过高; 易产生干扰；不易与数字设备连接；因有绝缘油而导致易燃易爆炸等。已难以满足电力系统在线检测，高精度故障诊断，电力数字网发展需要 电子互感器的优点 1)数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存 和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。 2)信号光纤传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性 和可靠性。 3)无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量 范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电 站的面积，。 4)低压没有开路危险，没有因存在绝缘油而产生的易燃、易爆等危险 电子式电流互感器没有磁饱和、铁磁谐振等问题由于电磁式电流互感器使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，而电于式电流互感器采用的是磁光玻璃、光纤或电子线路。不存在这方面的问题。 电子式电流互感器绝缘结构简单，绝缘性能好。电磁式电流互感器的绝缘结构非常复杂，尤其是对于电压等级比较高的电流互感器来说，绝缘部分要消耗大量的电工材料，体积也非常庞大。而电子式电流互感器由于采用了光纤和比较轻便的绝缘子支往，其绝缘结构比较简单，绝缘性能也比较好、 (3)电子式电流互感器动态测量范围大，精度高。电网正常运行时，流过电流互感器的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，辣路故障时的电流越来越大。电磁式电流互感器f}I为存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，测量额定电流的范围从几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安墙。个电子式电流互感器可同时满足计量和继电保护的
?2011中国智能电网产业现状及未来发展战略剖析 ?【OFweek智能电网编译：Kinshale】与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势，智能电网成为世界各国集中投资的战略型产业。智能电网通过优化传统能源和新能源的供需和应用实现节能，通过特高压技术解决能源结构不匹配问题，通过高效率的配电技术提高整体电网的稳定性和效率，是应对能源危机的必由之路。中国发展智能电网可以参照高铁的发展战略，实现引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出的三阶段转换。特别是各国技术标准还没有统一的情况下，中国将凭借规模经济准备自主技术标准的同时，积极参与全球标准的制定，扩大市场支配能力。 中国的智能电网产业 中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展 中国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区，而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区，随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送。 2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作；2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。 中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 智能电网产业的特点及作用
浅析智能电网的应用与发展 随着我国经济的发展，科学技术的进步，电力需求正在以一种快速增长的形势进行发展，以往的区域性传统能源发电已经满足不了当今社会的新需求，各地区生产力发展和资源不平衡的情况越来越突出。所以，为了进一步的应对经济发展新情况，我们必须进一步的发展智能电网。此文，将进一步的分析智能电网的概念和特征，总结和提出智能电网的应用和进一步的创新。希望能够进一步的推动我国电力发展，更好的应用智能电网，更好的为经济发展提供动力。 标签：智能电网;国民经济;电力发展 引言：随着国民经济的发展，社会对于电力的需求也越来越大，电网规模日趋扩大，结构越来越复杂。电力用户对于电力的要求也随之增高，对其稳定性和质量有了新的要求。若电网发生故障，导致非正常停电的话，将会导致极大的损失，也给用户财产安全带来不良影响。现阶段科技的发展，智能电网的发展，提高了电力系统的稳定性和优化性，此文将进一步的分析智能电网的应用和发展。 一、概念综述 在进行调查研究之前，我们要对研究主体有一个清晰的认识，了解研究主体的含义，从而更好的进行系统的分析。 （一）智能电网 目前，随着时代的发展，世界政治局势以及能源发展的变化，人们对于电网的定位进行了新的思考，对于未来电网的发展模式提出了新的积极意义的探索，从目前来看，智能电网将进一步的利用传感技术，以及信息通信、自动化、能源电力还有电网基础设备组建一种新型的现代化电网模式。然而，不同的国家以及大型企业也根据自身发展的情况和自身需求对于电网提出了不同的见解。在争议中达成了共识，也就是智能电网是一种能够最大程度实现电网优化、资源优化，实现电力自身可持续发展的一种设施，对于人类社会的发展有着重要的意义。 （二）智能电网的应用特性 1.稳定性 智能电网的电力网络体系分布比较合理，其保护措施也比较到位，电压等级能够协调发展，其具有更加完善的动态稳定性以及静态稳定性。智能电网能够在发生特殊情况下仍旧保持着供电能力，不会出现大面积的用电事故。其也能够在自然灾害下以及受到攻击情况下保持着供电工作，尽可能的保持电力信息的安全和相关人员的财产安全，维持电力的稳定性[1]。 2.兼容性
电子式互感器的应用分析 摘要： 互感器是电力系统中不可缺少变电站的重要设备，按照一定的比例关系将一 次回路上的高电压和大电流变为可直接输入测量仪表和继电保护设备的低电压和 小电流，实现二次设备与高压部分的隔离，保证设备和人身安全。 一、常规互感 1.1常规互感器概述 传统的电力系统中一直采用基于电磁感应原理的电磁式电流互感器（CT）和 电磁式电压互感器（PT），为二次计量和保护等设备提供电流及电压信号，CT的 额定输出信号为1A或5A，PT的额定输出信号为100V或100/√3V。它们的原理 和结构与变压器相似，在铁芯上绕有一、二次绕组，靠一、二次绕组之间的电磁 耦合将信号从一次侧传到二次侧。电磁型互感器的工作原理如下图 额定一次电流与额定二次电流之比称为电磁型互感器的额定电流比，用Kn表示。在理想情况下，二次电流与一次电流成正比，相位差在连接正确时为零: 但实际上一次磁动势中有一小部分将作为励磁磁动势用于产生铁心中主磁通，不能全部转化为二次磁动势。故励磁电流是造成电磁型互感器误差的主要原因， 减小误差必须减小励磁电流。 1.2电子式互感器与常规互感器相比的优势 随着电力系统的发展，继电保护、电气设备自动化程度不断提高，传统电磁 式互感器的缺点多。电子式互感器弥补常规互感器的缺陷，解决电力系统难题。 (1)高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能。 (2)不含铁心，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题。 (3)抗电磁干扰性能好。 (4)动态范围大，测量精度高 (5)频率响应范围宽。 (6)没有因充油而潜在的易燃、易爆炸等危险。 (7)体积小、重量轻。 (8)性价比好。 综上所述，电子式互感器与常规互感器相比具有诸多优势，故选用电子式互 感器。 二、电子式互感器 2.1电子式互感器综述 电子式互感器是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然。便于向数字化、微机化发展等诸多优点，是智能变电站的关键技术之一。 其中，发展较成熟、工程上有应用的是罗氏线圈型电流互感器（下文简写为RCT）用于保护绕组，低功率线圈型电流互感器（下文简写为LPCT）用于测量绕组，全光纤型电流互感器（下文简写为FOCT）和分压型电子式电压互感器（下文简写为EVT）。 2.2有源电子式互感器 有源式电子互感器一次信号变化仍是电气量之间的变化，不涉及到光等其它 物理量，这一点与常规互感器一致。 2.3 无源电子式互感器
1概述 2011年1月，我国首座220千伏智能变电站――西泾变电站在江苏无锡投运，该站通过物联网技术建立传感测控网络，实现了真正意义上的“无人值守和巡检”。西泾变电站作为国家电网公司首座220千伏站，完全达到了智能变电站建设的前期预想，设计和建设水平全国领先，对国家电网公司系统智能变电站建设起到了引领和示范作用。 智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。 未来5年，福建省将构筑坚强的主干电网，实现以1000千伏与华东主网互联；福建省还将推进电网智能化建设，构建具有福建特色的智能电网，适应电动汽车、三网融合、分布式电源等发展需要。 2智能电网的概念 在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。 从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。 智能电网是实现全社会低碳发展的关键。在发电端应用智能电网技术可以提升接纳清洁能源的能力，还可提高传统发电技术的效率；在电网环节可以降低线路损耗，提高输电效率，提升电网基础设施资源利用率和供电可靠性，从而达到节能减排的目的；在深入千家万户的配电端，通过智能电表，可将用电信息反馈给用户，提高用电效率，用户还可通过智能电网将自家太阳能发电卖给电网，实现智能互动和绿色节能。 3我国智能电网建设现状 华东电网公司提出更加注重全力支持特高压骨干网架规划建设，认真配合做好特高压规划前期和配套工程建设，特别是华东特高压受端环网和四个特高压区外来电通道，积极争取参加特高压交直流工程投资，统筹协调区外来电的分配和消纳工作。 更加注重持续提升电网智能化水平，以清洁能源接入、智能输电网、智能调度技术为重点，积极推进关键技术研发，促进华东大受端电网智能化水平的提高，特别是要建设世界一流调度中心，在大电网安全掌控能力方面初步达到国际领先水平。 更加注重全面提升资源优化配置能力，稳步提升电网输送容量和利用效率，全面实施状态检修和资产全寿命周期管理，提高电网发展质量；优化电源布局和电网结构，促进新能源与常规能源的协调发展；加大电力市场建设力度，推广应用节能发电调度，促进全网节能减
智能电网建设与电力市场发展 【摘要】电网对于我国的经济与社会建设发挥了不可替代的作用，目前电网的发展已经成为推进我国经济发展的重要力量。在当前科学技术迅速发展的大背景之下，我们的电网建设也在客观的环境方面发生了较大的变化。用户对于电能的使用需求处于不断提升的过程当中我们对于电能的质量要求也越来越高，在此背景之下电能的稳定性以及安全性正面临着巨大的挑战。文章以智能电网作为研究对象并且对于智能电网与电力市场之间管理进行了阐述，希望对于智能电网更好的发展起到一定的指导作用。 【关键词】电网；建设；电力市场；发展 当前我国的发展消耗了过多的能源，这在很大程度上导致了我国因能源短缺问题并且由此引发了一系列的社会问题，在此基础之上还引发了资金上的匮乏最终使得我国的社会发展产生了一定的障碍。具体到电力上面，由于电网的稳定运行在很大程度上关系着整个电网系统的执行程序的有效性，另外其本身对于电网的消耗也具有一定的约束性。在智能电网快速发展的今天，新型的能源系统在智能化的操作模式之下发挥出了巨大的优越性，同时对于突出先能源系统在智能化模式之下的操作优越性也具有重要的作用，另外其还将网络平台变成了进行电能供应最为有效的方式，在传统的状态下我们店里系统的平衡主要采用负荷的检测以及设备调节的方式来进行，在当前的背景之下这种方式已经严重的影响了电力资源的合理利用以及稳定性，智能电网出现之后，用户与电力市场时间的关系更加的紧密了，这对于更好的实现新能源有效利用也具有良好的作用。例如：国际大电网组织内电力市场和监管专业委员会重点关注信息技术与电力市场的融合、间歇性资源对电力市场设计的影响、绿色配额等环保相关机制对电力市场设计和电力市场稳定性的影响；哈佛大学电力市场组开展结合需求侧响应资源的市场设计；亚利桑那州立大学电力系统工程研究中心研究气候变化对电力工业的影响，分析可再生能源接入对电源扩展规划和市场规则设计的影响。 1.智能电网的定义及其对于电力市场的发展促进作用 1.1智能电网的定义 智能电网的使用诉求与普通电网之间存在较为明显的差异，在进行智能电网的规划时在不同的地区的内容也不尽相同。广义上看来，所谓的职能电网就是通过物理电网的建设来更好的进行测量传感、系能源的控制以及计算机通讯相关技术之间的完整的融合，智能电网的使用在电网的发送、输入以及销售等相关的环节都能够进行有效的整合，而且只能电网的相关技术在电力系统当中也能够得到良好的额体现，而且其对于保障电力系统自身的安全和稳定上面也具有巨大的现实意义，智能电网对于当前形势下的自由优化配置、电能的相关服务以及节能环保方面都具有良好的体现。同时在我国的电力市场上面也得到了较为广泛的认可，无论是进行骨干网络的建设甚至各级电网之间协调以及配置方面都起到了进行资源优化配置等方面的积极影响。 1.2智能电网与电力市场发展的关系 1.2.1相互影响 智能电网对于电力市场的影响是最为直接的，而且在目前选择权开放的大背景之下，用户能够根据不同的供电方式来针对性的进行用电的优化。另外，电力市场在执行制度方面的改革对于目前市场经济的运行也具有十分重要的促进作用。在智能电网的使用之下，通过价格的波动来进行主题市场行为的管控，这也是电力系统当中双向价值最为突出的体现。 1.2.2加快电力市场化进程 智能电网技术作为一种区新兴的技术为整个电力市场在模式上面的更新提供了重要的力量支持。智能电网同时还对于电力流的获取以及电力市场的发展提供了便利条件。另外，其在电
电子式互感器在智能电网建设中的应用研究 李红岩 周德志 （1.辽宁新创达电力设计研究有限公司 辽宁 沈阳 110179；2.沈阳电力勘测设计院 辽宁 沈阳 110003） 摘 要： 电子式互感器相比与传统电磁式互感器在智能电网中有着诸多的优点，对电子式互感器分类、工作原理进行简单介绍，阐述电子式互感器在智能电网中的应用现状及运维中暴露的问题，并提出解决方案。 关键词： 电子式电流互感器；电子式电压互感器；智能电网；智能变电站 中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120116－02 表1 电子式电压互感器技术性能比较表 1 电子式互感器的简介 电子式互感器是具有模拟量电压输入或数字量输出，共频 率为15Hz～100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用。其中 图1为数字量输出型电子式互感器的通用图框。 表2 电子式电流互感器技术性能比较表 图1 单相电子式互感器的通用图框 根据IEC和国家标准，电子式互感器可分为有源型和无源 型两种。在图1中，若一次变换器是电子部件，需要一次电源供 电，则称此类电子式互感器为有源式电子式互感器；若一次传 感器是光学原理的，光纤传输系统可以直接将光测量信送出， 无需一次变换器，则称此类电子式互感器为无源式电子式互感 器。其中图2为电子式互感器的分类示意图。 图2 电子式互感器的分类示意图 2 电子式互感器的技术特点及性能比较 电子式互感器与常规互感器相比，具有消除磁饱和现象、 对电力系统故障响应快、消除铁磁谐振、绝缘性能优良、能适 应电能计量与保护数字化发展、动态范围大、频率响应范围 宽、经济型好等优点。其中不同原理的电子式互感器也具有其 自身的技术特点。 在工程应用中，不用原理的电子式互感器有其自身的优势 和弊端。表1、表2中将对电子式电压互感器和电子式电流互感 器根据其分类进行在性能上进行比较。
电子式互感器的原理与比较 随着光纤传感技术、光纤通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛。电子式互感器就是其中之一。电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点，将在数字化变电站中广泛应用。 电子式互感器的诞生是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然结果。电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。传感方法对电子式互感器的结构体系有很大影响。光学原理的电子式互感器结构体系简单，是无源的电子式互感器。电磁测量原理的电子式互感器是有源电子式互感器。 1电子互感器的优点 1.1高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能，不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题 电磁式互感器的被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合，绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。非常规互感器将高压侧信号通过绝缘性能很好的光纤传输到二次设备，这使得其绝缘结构大大简化，电压等级越高其性价比优势越明显。非常规互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具，实现了高低压的彻底隔离，不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次回路开路给设备和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。 电磁式互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题。非常规互感器在原理上与传统互感器有着本质的区别，一般不用铁芯做磁耦合，因此消除了磁饱和及铁磁谐振现象，从而使互感器运行暂态响应好、稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。 1.2抗电磁干扰性能好，低压侧无开路高压危险 电磁式电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路危险。非常规互感器的高压侧和低压侧之间只存在光纤联系，信号通过光纤传输，高压回路与二次回路在电气上完全隔离，互感器具有较好的抗电磁干扰能力，低压侧无开路引起的高电压危险。 1.3动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽 电网正常运行时电流互感器流过的电流不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，短路电流越来越大。电磁式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，同一互感器很难同时满足测量和继电保护的需要。非常规互感器有很宽的动态范围，可同时满足测量和继电保护的需要。
电子式互感器原理与应用概述 摘要：电子式互感器是随着现代技术发展新型互感器,因其特殊的技术优势将逐步替代传统的电磁式互感器产品。本文将着重从电子式互感器的原理与应用方面进行深入的分析,以供参考。 关键词：电子式互感器原理应用 1、引言 随着计算机技术和电力设备二次系统测量、保护装置的数字化发展,电力系统对测量、保护、控制和数据传输智能化、自动化及电网安全、可靠和高质量运行的要求越来越高,具有测量、保护、监控、传输等组合功能的智能化、小型化、模块化、机电一体化电力设备,对电网安全、可靠和高质量运行具有重要意义。这已成为国内外著名电力设备生产企业进行产品研发的主流。 传统的电磁式电流电压互感器难以直接完成计算机技术对电流电压完整信息进行数字化处理的要求,难以实现电网对电量参数变化的在线监测,阻碍了电力系统自动化向更高水平发展,因此寻求一种能与数字化网络配套使用的新型电流电压互感器成为电网安全高效运行的迫切需要。 2、电子式互感器 电子式互感器（electronic instrument transformer）是由传感元件和数据处理单元组成的互感器,用以测量和监控电流、电压等参数。由于其传感机理先进,绝缘相对简单,动态范围大,频率响应宽,准确度高,适应电能计量、保护数字化和自动化发展方向,将成为传统电磁式互感器的换代产品。 电子式电流电压互感器,二次输出为小电压信号,无需二次转换,可方便地与数字式仪表、微机保护控制设备接口,实现计量、控制、测量、保护和数据传输的功能,且消除了传统电磁式电流互感器因二次开路、电压互感器二次短路给电力系统设备和人身安全带来的故障隐患。 作为传统电磁式互感器理想的换代产品,电子式互感器可广泛用于中压领域电力监测、控制、计量、保护系统、工矿企业、高层建筑、配、变电等场所,能有效降低变电站（配电所）的建设成本和运行维护成本,提高电网运行质量、安全可靠性和自动化水平,因其几乎不消耗能量、无铁心（或仅含小铁心）、且减少了许多有害物质的使用而使其成为节能和环保产品。电子式电流电压互感器在发达国家已被广泛采用,国内也有越来越多的产品投入使用。 3、电子式互感器的原理 3.1 电子式电流电压互感器原理 电子式电流互感器采用罗哥夫斯基（Rogowski）线圈和轻载线圈的基本原理。Rogowski线圈由于采用非磁性的骨架,不存在磁饱和现象。一次电流通过Rogowski线圈得到了与一次电流I1的时间微分成比例的二次电压E,将该二次电压E进行积分处理,获得与一次电流成比例的电压信号,通过微处理器将该信号进行变换、处理,即可将一次电流信息变成模拟量和数字量输出。轻载线圈它代表着经典感应电流互感器的发展方向。它由一次绕阻、小铁芯和损耗最小化的二次绕组组成。二次绕组上连接着分流电阻Ra,二次电流I2在分流电组Ra两端的电压降U2与一次电流I1成比例,电子式电流互感器比传统的电磁式电流互感器拥有更大的电流测量范围。 3.2 电子式电压互感器采用电阻分压原理
电子式互感器的功能 带宽 应该具备合理的带宽，其带宽应能覆盖所需测量的变频电量的基波和关注的谐波的频率。 采样频率 采样频率应该高于带宽的两倍以上，对于变采样频率的变频功率传感器，当采样频率低于传感器带宽2倍时，应当开启适当的防混叠滤波器，限制输入信号的带宽。 精度 作为变频电量测量的传感器/变送器，不仅仅在工频下可以获得准确度指标，而是应该在标称频率范围之内，误差应小于标称准确级对应的误差限值。 由于变频功率传感器用于功率测量，其电压、电流的角差不可忽视。 波峰因数 由于变频器输出PWM波的波峰因数不是固定值，而是电压越低时，波峰因数越大，因此，变频功率传感器应能准确测量较高峰值因数的电压、电流信号、若不具备验证条件时，可以用较低的电压或较小的电流输入传感器，检验其测量准确度，一般而言，若能在较宽的幅值范围内实现高精度测量，即可在较高的波峰因数下实现较高的测量准确度。 电子式互感器的应用 首先，变频功率传感器适用于工频电量测量和计量。其次，变频功率传感器适用于带宽范围内的任意电参量的测量和计量。广泛应用于电力推进、电机、风机、水泵、风力发电、轨道交通、电动汽车、变频器、特种变压器、荧光灯、LED照明等领域的产品检试验、能效评测及电能质量分析。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关仪器仪表产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。https://www.doczj.com/doc/5616470926.html,/
智能电网发展及展望 摘要：智能电网就是电网的智能化（智电电力），也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 近20年来，虽然信息、通信技术发生了翻天覆地的变化，但日渐老化的传统电网结构并没有跟上技术变革的步伐，用户对电力供应提出了越来越高的要求，国家安全、环保等各方面政策都对电网的建设和管理提出了更高的标准。建设智能电网已经箭在弦上。 关键词:智能电网发展概况智能电网计划未来展望 前言 2005年，一位名叫马克?坎贝尔的加拿大人发明了一种无线控制器，这种控制器与大楼的各个电器相连，让大楼里的电器互相协调，减少了大楼在用电高峰期的用电量。欧美各国对智能电网的研究开展较早，且已经形成强大的研究群体，由于各国的具体情况不同，其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。 我国电力行业紧密跟踪欧美发达国家电网智能化的发展趋势，着力技术创新，研究与实践并举，在智能电网发展模式、理念和基础理论、技术体系以及智能设备等方面开展了大量卓有成效的研究和探索。2009年5月，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。2009年8月，国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。在2010年3月召开的全国“两会”上，温家宝总理在《政府工作报告》中强调：“大力发展低碳经济，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已成为国家的基本发展战略。
1 智能电网与传统电网的差异 传统电网是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可组性;垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、可配置、可重组的系统;系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向;系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高,但由于信息的不 完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体, 所以整个电网的智能化程度较低[9210 ] 。 与传统电网相比,人们设想中的智能电网将进一步拓展对电网全景信息(指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等) 的获取能力,以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础,以服务生产全过程为需求,整合系统各种实时 生产和运营信息,通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化,为电网运 行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图,并给出相应的辅助决策支持,以及控制实施方案和应对预案,最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理[9210 ] 。 与传统电网相比,智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。 由于智能电网可及时获取完整的电网信息,因此可极大地优化电网全寿命周期管理的技术体系,承载电网企业社会责任,确保电网实现最优技术经济比、最佳可持续发展、最大经济效益、最优环境保护,从而优化社会能源配置,提高能源综合投资及利用效益。 2 国内外智能电网建设背景不同 电力行业作为社会基础产业,是国家发展的命脉产业之一。电网建设与国家能源资源结构、产业布局、经济发展规划和相关政策密切相关,同时也与本国的能源资源条件、能源资源输入可能性以及国家能源战略安全等密切相关。 随着中国经济社会高速发展,电力需求日益增长,中国电力工业建设进入快速发展时期。一方面,电网建设规模日趋扩大,电网负荷变动剧烈,区域负荷不平衡;另一方面,电网架构依然薄弱,亟待坚固补强。中国能源资源分布、经济发展不均衡,必须提高电网输送能力,发展远距离、大跨距、大容量输电,加强统一协调和规划建设,形成统一调度运行的统 一或联合电网。 而国外发达国家的电力工业已步入成熟期,输电网架构变化很小,电网发展趋于平稳,电力需 求趋于饱和,电力供应及冗余储备趋向平衡。出于体制和利益需求,他们最为关注的是停电时间最小化和市场效益最大化。因此,从国外对智能电网的研究现状来看,其侧重于建立一个高效、安全、环保、灵活应变的智能电力系统,更多地从市场、安全、电能质量、环境等方面出发,从用户端的角度来看待和研究智能电网,更多地强调信息与电网的结合及基于信息的 业务重整。另外,国外尤其是欧、美国家所倡导的智能电网,更关注于分布式电源及客户端的接入、信息的获 取与传输及其之上的高级功能与业务应用。但随之带来的巨额投资及技术不确定性,将是一
数字式互感器（又名：光电互感器，智能互感器、电子互感器）与传统的电磁互感器有着本质的区别。数字互感器输出的是数字信号，而电磁互感器是模拟信号（类似数字电视与模拟电视的区别）。它基于光电技术原理（这就是为什么也叫光电互感器了）是国家建设智能化电网的必备产品。传统的电流互感器原理是电磁感应，一次绕组串联在电力线路中，二次绕组外部回路接有测量仪器或继电保护及自动控制装置，利用高、低压绕组之间的电磁耦合，将信息从一次侧传到二次侧。这种结构要求在铁芯与绕组间以及一、二次绕组之间有足够耐压强度的绝缘层，以保证所有的低压设备与高电压相隔离。随着电力系统传输的电力容量的增加，电压等级越来越高，这样互感器的绝缘结构越来越复杂，体积和重量加大，产品的造价也越来越高。例如，常规的油浸式电流互感器，500kV产品的价格要比300kV的价格增加一倍。又因电磁型电流互感器的铁心具有饱和非线性，当电力系统发生短路故障时，高幅值的短路电流使互感器饱和、输出的二次电流严重畸变，造成保护拒动，使电力系统发生严重事故。互感器的饱和引起波形畸变，而且其频带响应特性较差，频带窄，系统高频响应差，而导致新型的基于高频暂态分量的快速保护的实现存在困难等一系列隐患。随着光电子技术的迅速发展，科技人员已研制出利用光学传感技术和电子学原理相结合的电子式电流互感器，简称数字互感器或光电互感器。数字互感器在原理与传统的互感器完全不同，数字互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器。它是光学电压互感器（OVT）、光学电流互感器（OCT）、组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。基于晶体材料光电效应的教字式光电互感器，将取代现有基于铜材电磁效应的铁磁式互感器，已经成为业界的共识。我国研制已出220KV全电压、单晶体、纵向调制结构模式的光电互感器原理性样机，为产业化开发奠定了良好的基础。分类：光电互感器：包括有源型电子式电流互感器、无源磁光玻璃电子式电流互感器两种。有源型电子式电流互感器：有源型电子式电流互感器特点是一次传感器为空心线圈，高压侧电子器件需要由电源供电方能工作。其原理如图所示： 有源型电子式电流互感器 无源磁光玻璃电子式电流互感器：无源磁光玻璃型电子式电流互感器特点是一次传感器为磁光玻璃，无需电源供电。其原理如图所示：