电子式互感器的功能及应用

电子式电流互感器综述摘要：在数字化变电站中，为实现输出数字化、传输光纤化，出现了电子式电流互感器。

本文概述了电子式电流互感器的发展趋势，介绍了电子式电流互感器的原理和应用现状，分析了电子式电流互感器应用中面临的问题。

综合考虑后可知：电子式电流互感器必将得到广泛应用。

关键词：电子式电流互感器；发展趋势；原理；应用现状; 问题Abstract:In the digitized substation ,in order to realize the digital output,packtized transmission,the electronic current transformer is presented. This paper summarizes the development trend of electronic current transformer,introduces the principle and application situation of it,and analysis the problems in the application.After the comprehensive consideration,it’s concluded that electronic current transformer has a prosperous future of application.Key words: electronic current transformer; development trendency; principle; application；problems1.电子式电流互感器发展趋势现代电力系统正在走向数字化，作为数字电力系统的重要组成部分，数字变电站需要数字输出的互感器，需要光纤传输的互感器。

传感准确化、传输光纤化和输出数字化的互感器主流趋势必然导致了电子式互感器的诞生。

NAE-GL 系列全光纤电子式电流互感器应用与校验目录1NAE-GL 系列产品的整体方案整体方案关于数字化变电站过程层的传感设施主要包含三个部分内容：电子式电流互感器，电子式电压互感器和归并单元，以下图。

而关于电子式电流、电压互感器而言也分别包含了传感部分和电气部分。

当前市场上电子式电流互感器产品主要有低功耗线圈实现的电子式电流互感器（ LPCT ）、用罗氏线圈来实现的有源型电子式电流互感器、磁光玻璃实现的电子式电流互感器以及鉴于全光纤的电子式电流互感器等几类，都有一些实质运转或挂网的经验；电子式电压互感器的产品主要有电容分压式电子互感器，电感变压式电子互感器两类，工程化过程中也有一些实质运转的经验。

图过程层传感设施功能块框图全光纤电子式互感器应用功能与连结图示出了过程层传感设施应用功能与连结表示图。

能够看出，电流光纤敏感环经过光纤与电流电气单元相连结，电压敏感源经过障蔽电缆（对电容分压式电子互感器而言）或光缆（对光晶体作为敏感源而言）与电压电气单元相连。

电气单元一方面接受来自归并单元的同步时钟信号对数据进行同步，另一方面将测定的数据传递到归并单元中。

电气单元还留有通信接口，用于同当地的手持考证终端进行信息互换，用来检验电流、电压的数值等数据。

归并单元接受来自外面的时钟对时信号，也发出多路时钟同步信号用于电气单元内数据同步；归并单元接受来自多路电气单元的数据，办理后输出多路数据信号用于有关的保护和丈量等使用。

图过程层传感设施应用功能与连结表示图NAE-G 系列产品的型号选择型号选择订货须知订货时，除了上述型号选择的信息外，还应该关注以下的信息。

2NAE-GL 系列全光纤电子式电流互感器纲要由国电南瑞科技股份有限企业（以下简称“国电南瑞” ）、北京航时节代光电科技有限企业（隶属于中国航天九院，以下简称“航时节代”）结合建立的南瑞航天（北京）电气控制技术有限企业（以下简称“南瑞航天”）作为国电南瑞光学技术的科研开发基地，在光纤陀螺技术的基础上，经过多年的研发和技术累积，成功开发出全光纤电子式互感器，获得了多项科技成就。

电子互感器的优缺点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。

非常规互感器的频率范围主要取决于相关的电子线路部分，频率响应范围较宽。

互感器的作⽤是什么1.互感器的作⽤是什么？答：其作⽤主要是将⾼电压或⼤电流按⽐例变换成低电压或⼩电流，以便实现测量仪表、保护设备及⾃动控制设备的标准化、⼩型化。

同时互感器还可⽤来隔开⾼电压系统，以保证⼈⾝和设备的安全。

按⽐例变换电压或电流的设备。

2.电流互感器的额定电压是什么含义？答：：(1)该电流互感器只能安装在⼩于和等于额定电压等级的电⼒线路中。

(2)说明该电流互感器⼀次绕组的绝缘强度。

3.运⾏中的电流互感器误差变化与哪些⼯作条件有关？答：运⾏中的电流互感器误差与⼀次电流、频率、波形、环境温度的变化及⼆次负荷的⼤⼩和功率因数等⼯作条件有关。

3.测量⽤电压互感器的接线⽅式有哪⼏种?答：测量⽤电压互感器的接线⽅式有：(1)V，v接线。

(2)Y,y接线。

(3)YN,yn接线。

4.何谓电能表接⼊⼆次回路的独⽴性？答：电能表的⼯作状态不应受其他仪器、仪表、继电器和⾃动装置等的影响，因此要求与电能表配套的电压、电流互感器是专⽤的，若⽆法⽤专⽤的，也需专⽤的⼆次绕组和⼆次回路。

此为电能表接⼊⼆次回路的独⽴性。

5.电压互感器⼆次绕组短路会产⽣什么后果？答：电压互感器⼆次绕组短路，则⼆次电流增⼤，这个电流产⽣与⼀次电流相反的磁通，⼀次磁通减⼩，感应电动势变⼩，⼀次绕组电流增加。

⼆次短路电流越⼤，⼀次电流越⼤，直到烧坏。

6.电压互感器的误差有哪⼏种？是如何定义的？答：⽐差和⾓差。

⽐差就是两个电压向量的模之差。

⾓差就是两个电压向量的相位⾓差。

7.影响电流互感器误差的主要因素有哪些？答：(1)⼀次电流的影响。

当电流互感器⼀次电流很⼩时，引起的误差增⼤; (2)⼆次负载的影响.当电流互感器⼆次负载增⼤时，误差(、⽐差和⾓差)也随着增⼤. 此外电源频率和铁芯剩磁也影响互感器误差。

8. 影响电压互感器误差的主要因素有哪些？答：(1) 电压互感器⼀次侧电压显著波动，使激磁电流发⽣变化。

(2) 电压互感器空载电流增⼤。

(3) 电源频率的变化。

电子式电流互感器中的关键技术l 背景概述1.1 电子式互感器与传统互感器的比较随着电力系统电压升高、传输容量增大，传统的电磁感应式电流互感器（电磁式TA）因其传感机理呈现出不可克服的问题，尤其目前变电站的监视、控制、保护包括故障录波、安全控制装置等已微机数字化，而输出电流大（1或5A）的传统TA不能提供与数字系统匹配的一次部分信息数字信号输出，复杂的二次联线抵消了微机装置固有的高可靠性，而电子式互感器能够直接提供数字信号给计量保护装置，简化二次设备，提高整个系统的准确度和可靠性，有助于二次设备的系统集成，加速整个变电站的数字和信息化进程，并引发电力系统自动化装置和保护方式的重大变革。

1.2 相关标准90年代中期IECTC-57拟定面向未来变电站自动化的变电站内通信网络和系统的标准（即IEC61850系列）覆盖了变电站的所有接口，并由ABB、ALSTOM、FGH、SIEMENS 和VEW等公司进行变电站开放通信示范工程。

2004年我国也正式确定将其转化为我国家标准。

作为变电站最底层测量设备的电子式互感器的测量数据必须以符合IEC标准规定的数据格式在变电站内传输。

此外，由于电子式互感器与传统互感器测量原理完全不同，校验方法差异较大，为此IECl999年制订了有关电子式电压互感器（ETV）的标准IEC60044-7 《Electronic Current Transformer》，2002年制订了有关电子式电流互感器（ETA）的标准IEC60044-8《E-lectronic Current Transformer》（第一版）。

我国电子式互感器的国家标准校验系统研制工作将由国家互感器质检中心在2004年完成。

电子式互感器的IEC标准转化成我国家标准的工作预计2005年年底完成。

1.3 国内外发展及应用情况国外20世纪60年代开始研究电子式互感器，80年代初取得了突破性进展，多种样机挂网运行成功，90年代进入实用化研制阶段并逐步向高压、超高压和特高压深入。

IEC60044互感器电子式电压互感器标准概述IEC60044是国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，简称IEC）制定的一系列电力系统中测量设备的标准之一。

本文将聚焦于该系列标准中与电子式电压互感器相关的内容。

电压互感器（Voltage Transformer，简称VT）是电力系统中重要的测量设备，用于将高电压转化为低电压，并提供给测量仪表、保护装置等终端设备进行准确测量和保护动作。

IEC60044系列标准为电子式电压互感器的设计、测试和安装提供了详细的规范和指导。

IEC60044-2IEC60044-2是电子式电压互感器的核心标准，该标准规定了电子式电压互感器的一般要求、特性、试验方法和准确度等。

本节将对部分重要内容进行简要介绍。

一般要求IEC60044-2标准对电子式电压互感器的一般要求进行了详细规定。

包括了互感器的命名、电气连接、绝缘和耐压试验、环境适应性、材料和构造等方面的要求。

这些要求的实施可以确保电子式电压互感器的安全可靠性和性能一致性。

特性本节主要介绍了电子式电压互感器的各种特性要求。

包括频率特性、电压倍率误差、相位差、负荷特性、温度特性等。

这些特性的要求旨在保证电子式电压互感器在各种工况下能够提供稳定准确的输出信号。

试验方法IEC60044-2详细描述了电子式电压互感器的试验方法。

试验项目包括了型式试验、例行试验和特殊试验。

其中，型式试验用于验证互感器的设计和制造是否符合标准要求；例行试验用于检查互感器的准确度和性能是否满足要求；特殊试验用于验证互感器在特殊情况下的性能。

准确度准确度是评估电子式电压互感器性能的重要指标。

IEC60044-2规定了电子式电压互感器的准确度等级和准确度等级与负载的关系。

准确度等级划分为0.2、0.2S、0.5、0.5S、1.0和3.0，不同准确度等级适用于不同测量和保护装置中的应用需求。

IEC60044-7IEC60044-7是电子式电压互感器的附加特殊要求标准，主要涉及非传统电源中的电子式电压互感器适用范围及特殊要求。