16、智能一次设备

智能一次设备工程应用

1.概述

仪用互感器将电力一次系统的大电流、高电压按规定比例转换为小电流、低电压信号，提供给电力系统的保护、测控、计量等二次设备。其提供标准的二次电流、电压输出，便于二次保护、测控、计量设备的交流输入标准化，并且将一次高压系统和二次低压系统进行安全隔离，确保设备和人身安全。

传统电磁式互感器绝缘结构复杂、体积庞大、重量大、造价高，由于采用铁心线圈，存在动态范围小、CT易磁饱和、PT易产生铁磁谐振等缺点。

电子式互感器代表了仪用互感器的发展方向，和传统电磁式互感器相比，其绝缘结构简单、体积小、重量轻、造价低；不含铁芯，无磁饱和、铁磁谐振等问题；不存在CT二次开路和PT二次短路的安全问题；动态范围大、频率响应宽。

电子式互感器涵盖了电磁式互感器的所有应用场合，对交流高压、超高压以及对精度、暂态特性要求高的场合尤其适合。

深圳南瑞OPCT16系列电子式互感器，是常规电磁式电流、电压互感器的替代产品，应用于110KV及以上电压等级的AIS或GIS智能变电站，与深圳南瑞PRS-7390系列合并单元配合，为数字化计量、测控、及继电保护装置提供电流、电压信息，产品各项技术指标符合GB/T20840.7-2007（IEC60044-7）：《互感器第七部分：电子式电压互感器》，GB/T20840.8-2007（IEC60044-8）：《互感器第八部分：电子式电流互感器》，及IEC60044-6：《互感器第六部分：保护用电流互感器暂态特性要求》。

系列产品如下表所示：

类型 产品名称 电压等级 支柱式高压电子式互感器 支柱式电子式电流互感器 66kV~500kV

支柱式电子式电压互感器 66kV~500kV

支柱式电子式电流电压组合互感器 66kV~500kV

GIS配套高压电子式互感器 GIS配套电子式电流互感器 66kV~500kV

GIS配套电子式电压互感器 66kV~500kV

GIS配套电子式电流电压组合互感器 66kV~500kV

中低压电子式互感器 中低压电子式电流互感器 10kV~35kV

中低压电子式电压互感器 10kV~35kV

中低压电子式电流电压互感器 10kV~35kV

2.GIS配套电子式互感器

GIS配套电子式电流电压互感器可用于66kV（110kV、220kV、330kV或500kV）六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中，测量一次电流、电压，输出信号供数字化计量、测控及继电保护装置使用。可用于户内及户外环境下。

产品特点如下：

1)高低压之间采用SF6气体绝缘，绝缘结构简单，体积小，重量轻。

2)传变精度高，动态范围大，暂态特性好，真实反映一次系统的稳态和暂态电流、电压信号，同时满足计量、测量、保护、暂态录波等要求。

保护电流传感采用空芯线圈，无磁饱和问题，动态范围大，暂态特性好，传变性能满足5TPE、5P30~5P50；

测量电流传感采用低功耗铁芯线圈（LPCT），精确传变正常运行时的全负荷电流范围，传变性能满足0.2S。 电压传感采用基于气体介质的电容环分压测量技术，精度高，稳定性好，传变性能满足0.2/3P。

3)一次传感器及二次采集器均支持单配置或冗余双配置，适应不同电压等级保护单配置或双配置要求；双配置时，一次传感器、采集器、合并单元、保护装置、智能终端及电源回路均双重化配置且相互独立，一套系统的任何环节故障均不影响另一套系统的正常运行。

4)对每一路被测电流、电压信号，采集器均采用双AD采样，并配有完善的软硬件自检措施，进一步提高可靠性。

5)良好的抗电磁干扰能力及环境适应能力

产品设计充分考虑到GIS运行、正常开关设备操作及一次系统故障时的强电磁干扰，及温度变化范围大等苛刻运行环境，具有良好的抗电磁干扰性能及较宽的工作温度范围。

6)采集器安装于接地的GIS外壳，采用直流供电。因安装于地电位，采集器的维护更换不需要一次系统停电。

7)可与不同厂家的GIS组合电器产品配套使用。

110kVGIS用电子式互感器为三相共箱结构，用于三相共箱GIS中，220kV、330kV及500kVGIS用电子式互感器为单相结构，实物照片如下图所示。

GIS电子互感器户外运行照片

110kv三相共箱电子式电流电压组合互感器

220kv电子式电流电压组合互感器

3.支柱式高压电子互感器 支柱式高压电子互感器可用于66KV及以上电压等级AIS敞开式变电站，测量一次电流、电压，输出信号供数字化计量、测控及继电保护装置使用。产品采用户外安装方式。

产品特点如下：

1)国内最早从事激光供能原理支柱式电子互感器的专业厂家之一，全系列产品早在2006年4月即通过武高院型式试验，在四川、云南、新疆、山东等地有较广泛的工程应用经验。

2)高低压之间通过光纤传送信号，采用硅橡胶复合绝缘子，不存在油、气对环境的影响。

3)传变精度高，动态范围大，暂态特性好，真实反映一次系统的稳态和暂态电流、电压信号，同时满足计量、测量、保护、暂态录波等要求。

保护电流精度满足5TPE；测量电流精度满足0.2S；电压精度满足：0.2/3P。

4)采用高精度、低温漂隔离元器件，结合温度补偿算法，确保在宽温范围内的准确测量。

5)一次传感器及二次采集器均支持单配置或冗余双配置，适应不同电压等级保护单配置或双配置要求。

6)对每一路被测电流、电压信号，采集器均采用双AD采样，并配有完善的软硬件自检措施，进一步提高可靠性。

7)采集器供能采用线圈取能+激光供能无缝切换，在一次电流达到20A左右时自动关闭激光供能，有效延长激光器寿命。

8)取能线圈采用不饱和取能原理，避免饱和情况下高压尖脉冲干扰和发热对采集器性能的影响。 4.中低压电子式互感器

中低压电子式电流电压互感器可用于10kV~35kV开关柜中或室外，测量一次电流、电压，输出信号供数字化计量、测控及继电保护装置使用。可用于户内或户外环境下。

产品特点如下：

1)环氧树脂材料浇注而成的全封闭结构，具有绝缘强度高、机械性能好、防火、防潮等优良特性。

2)采用空芯线圈传感保护电流（5P），采用LPCT传感测量电流(0.2S)，采用电阻分压器传感电压信号(0.2/3P)，精度高、动态范围大，无电流饱和问题。

3)可采用ECVT组合式互感器同时测量电流和电压信号，节省空间并具有较好经济性。

4)应用于户内开关柜的电子互感器，其弱模信号输出可直接与就地安装的带弱模采集板的保护测控装置接口，简化了系统结构和处理环节，提高了整个系统的可靠性。

5)对保护装置（如变压器差动保护）安装于主控室的，则通过采集器或弱模合并单元就地采集并数字化，然后通过光缆接入主控室保护、测控装置。

110KV支柱式电子互感器工程运行图片

高压支柱式电子互感器及中低压电子互感器图片

5.PRS-739X系列合并单元 PRS-739X系列合并单元应用于新一代智能化变电站，接入一个间隔内电子式互感器或传统互感器的电流、电压信号，进行同步和处理后通过光以太网（此时采用9-2或9-1协议）或光纤串口（此时采用IEC60044-8FT3协议）分发给数字化保护、测控、计量、录波等设备。

性能特点：

1)封闭、加强型单元机箱，多层屏蔽等抗振动、强干扰设计，特别适应于恶劣环境。既可组屏安装于主控室，也可分散安装就地运行。

2)采用32位高性能处理器，运算与逻辑功能强大。软件、硬件均采用模块化设计，灵活性高、可扩充性强。

3)对电子式互感器，对下接收ECT、EVT数据采用高速光串，最大支持12路光串接收。

4)对传统互感器，合并单元直接户外接地安装，将传统电流、电压信号就地数字化。

5)对上数据输出格式支持数字化变电站开放式IEC61850标准（标准9-1/9-2），同时满足国网规范(国网扩展9-2或扩展IEC60044-8)，满足不同厂商间互操作性要求。

6)支持等间隔发送及额定延时上送，满足保护插值同步需求，使得继电保护功能不依赖于站内GPS同步信号；同时，在接入站内GPS同步信号且同步信号正常时，确保发送采样数据同时满足时标同步要求，便于站内测控装置、数字录波器等采用时标同步方式。 7)对上输出接口支持最大16路，各路输出接口相互独立；采用以太网接口时，既支持点对点模式，也支持组网模式（上过程层交换机）；采用光串FT3接口时，采用点对点模式。

8)支持多种采样率（最高200点/周波），标配采样率为80点/周波。

9)支持秒脉冲（或IRIG-BDC码）同步方式，也支持IEEE1588V2版网络同步方式，同步误差小于1us。

10)采用高精度晶振器件及高级软件跟踪补偿技术，守时精度10分钟小于1us。.

11)完善的软硬件自检容错机制，确保采集异常或系统工作异常时能正确及时置位无效品质，防止保护应坏点而误动。

12)支持双AD采样及自检。

6.典型工程应用

新疆昌吉110KV北亭变

四川绵阳110KV南塔变

贵州毕节110KV东关变

陕西330KV延安变

河北邯郸110KV贾口变

四川成都110KV牧马山变

新疆乌鲁木齐110KV七道湾变

山东安丘35JV白芬子变

型号说明如下：

合并单元型号 机箱规格 接入互感器信号类型 信号接入

数量(标配/最大) 发送口，光以太网9-2或FT3光串(标配/最大) 备注

PRS-7390-1间隔合并单元 4U半层 电子互感器，光数字信号 8路/12路 6路/14路 可从母线电压合并单元接收母线电压数据，支持电压切换功能

PRS-7390-3电压并列合并单元 4U半层 电子互感器，光数字信号 8路/12路 16路/16路 接入2~3段母线电压，具有母线电压并列功能

4U整层 电子互感器，光数字信号 8路/12路 24路/48路 接入2~3段母线电压，具有母线电压并列功能

PRS-7393-1传统模拟量间隔合并单元 4U半层 传统互感器，模拟信号 12路/12路 8路/8路 可从母线电压合并单元接收母线电压数据，支持电压切换功能

PRS-7394-1弱模拟量间隔合并单元 4U半层 电子互感器，弱模拟信号 12路/12路 8路/8路 可从母线电压合并单元接收母线电压数据，支持电压切换功能 PRS-7393-3传统模拟量电压并列合并单元 4U整层 传统互感器，模拟信号 12路/12路 24路/48路 接入2~3段母线电压，具有母线电压并列功能

PRS-7395-1 4U整层 电子互感器，光数字信号 8路/12路 8路/16路（SV）

8路/16路（Goose） 间隔MU与智能终端功能合一装置，具备电压切换功能

PRS-7395-2 4U整层 传统互感器，模拟信号 12路/12路 8路/16路（SV）

8路/16路（Goose） 间隔MU与智能终端功能合一装置，具备电压切换功能

PRS-7395-3 4U整层 电子互感器，弱模拟信号 12路/12路 8路/16路（SV）

8路/16路（Goose） 间隔MU与智能终端功能合一装置，具备电压切换功能