基于电子式电流互感器技术分析

ElizabetDn

摘 要：现阶段，随着我国电力系统电压传输容量的不断升高，传统电磁感应式电流互感器难以满足当前电力系统的运行需求。为及时解决这一问题，研究人员选择将电子式电流互感器应用到电力系统运行当中，以期加强电力系统电压传输容量。文章主要对电子式互感器的基本原理、应用优势进行合理分析，指出电子式电流互感器技术的主要特征与具体应用。并在此基础上，结合当前电子式电流互感器技术的应用现状，进一步说明电子式电流互感器的主要技术，以供参考。
关键词：电子式电流互感器 电压 应用优势 技术
中图分类号：TM452  文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）05-000-01
前言
传统电磁感应式互感器，即电磁式TA，受到自身传感机理的不足，往往会在正式运用过程中出现较多难以克服的问题，给电力系统的安全运行造成严重阻碍。近些年，随着我国信息化技术与数字化技术的不断发展，国内变电站监视、控制以及安全装置基本上已经实现微机数字化特征。传统电磁式TA无法为微机数字化设备提供有效的数字信号，且复杂的二次联线进一步降低微机装置的可靠程度。针对于此，研究人员立足于当前电力运行现状，利用电子式电流传输原理，直接将数字信号提供给计量保护装置，进一步提升了系统安全运行程度。
一、电子式电流互感器的应用原理分析
一般来说，电子式电流互感器主要以光学装置、rogow ski线圈以及传统电流互感器等核心装置为主，实现一次电流信号的转换要求。电子电流式互感器可以利用核心装置优势，直接输出数字信号，能够进一步完成采集信号对外的光纤传输要求。结合以往的实践经验来看，电子式电流互感器在正式应用过程中，往往会根据应用性质的不同，分为有源电子式电流互感器与无源电子式电流互感器两类。在具体应用过程中，操作人员需要结合系统运行要求，选择合适的电子式电流互感器实现一次电流信号的转换要求[1]。
二、电子式电流互感器的应用优势分析
1.绝缘性能良好
电子式电流互感器在高压侧和地电位侧实现信号传输的过程中，往往会利用石英光纤等绝缘材料，加强电子式电流互感器的绝缘性能。结合实践经验来看，电子式电流互感器通过利用石英光纤类的绝缘材料，要比传统电磁式电流互感器的绝缘效果更好一些，能够防止运行隐患问题的出现。
2.消除磁饱和、铁磁谐振等问题
传统电磁感应式互感器因使用铁芯而无法避免磁饱和、铁磁谐振等方面的问题，常常会给电力系统的正常运行带来不可避免的隐患问题，比较影响电力系统最终的运行效果。为进一步解决上述问题，研究人员取消了在电子式电流互感器中设置铁芯的想法，基本上有效避免了上述问题的出现[2]。
3.抗电磁干扰能力强
一般来说，传统电磁感应式电流互感器处于低压边开路状态的时候，往往容易产生高压问题，给电力系统的正常运行带来安全问题。而电子式电流互感器的高压边与低压边仅仅存在光纤方面的联系，且光纤本身就具备较好的绝缘性能，基本上不存在低压边开路产生高压的隐患问题，能够进一步消除电磁干扰影响。
4.动态范围大，测量精度高
电网在正常运行过程中，通过电流互感器的电流并不是很大。需要注意的是，短路电流一般较大，且随着电网容量的不断增加，短路电流会进一步增加。传统电磁感应式电流互感器介于自身存在磁饱和方面的问题，难以利用相关技术手段实现大范围测量要求。而电子式电流互感器具备测量动态范围大、测量精度高等方面的优势，可以有效规避以往短路故障问题，利于电力系统的安全运行。
三、关于电子式电流互感器技术的相关分析
1.无源电子式电流互感器
无源电子式电流互感器在应用原理方面主要采用法拉第效应，即我们常说的磁光效应，又被称为磁光式电流互感器。一般来说，无源电子式电流互感器在正式应用过程中，可根据应用性质的不同，分为全光纤式与混合式两种。其中，全光纤式主要是以传感元件为主，而混合式主要是以玻璃晶体作为传感头设施，光纤在此过程中只集中体现出传输光信号的作用。
全光纤型电子式电流互感器主要是在传光部分与传感部分应用光纤设施（以单模光纤为主）。一般来说，根据基本原理的不同，我们可以将全光纤型电子式电流传感器分为光纤干涉型与全光纤Faraday效应型两种。其中，光纤干涉型电流传感器主要利用全光纤Mach-Zechnder干涉仪原理进行应用，具备结构简单、灵活性高等特点[3]。
混合型电子式电流互感器主要是指在传光过程中，以光纤、磁光材料（磁光玻璃）等为主。在具体实践过程中，可以利用传感头光学材料与结构，制造出性能较高的混合型电子式电流互感器。根据实践经验来看，混合型电子式电流互感器在正式应用过程中，往往可以有效抵抗周围干扰因素的不利影响，测量精度能够得以保障，具有较好的应用效果。
2.有源电子式电流互感器
一般来说，有源电子式电流互感器主要是由高压側发射机部分、低电压侧接收机、绝缘结构以及光纤传输等部分组成。一般来说，高压侧主要利用低功率电流互感器工作原理，即经过一系列的信号处理作用，将信号全部转换为数字信号。待完成上述步骤之后，电光转换经由光纤处理作用，将信号传送到与低压侧相连的接收机部分，完成信号传输功能。
结合以往实践经验来看，有源电子式电流互感器多需要利用高压侧有源电子电路供电方式完成信号传输工作，能够有效解决以往电磁式电流互感器存在的不足。需要注意的是，在正式应用过程中，建议设计人员必须降低死区电流通入量，确保高压侧电子电路功率始终保持稳定状态，避免出现运行隐患问题。
结语
总而言之，将电子式电流互感器全面应用到电力系统当中，基本上可以解决传统电磁式电流互感器存在的不足问题，能够进一步加强实际测量精度，确保电力系统运行安全。虽然国内电子式电流互感器得到广泛使用，但是我国对于电子式电流互感器的研究力度尚未达到成熟阶段，仍旧需要研究人员不断付诸实践，加强对电子式电流互感器的研究，进一步满足电力系统运行需求。
参考文献
[1]李小，毛勇，胡艳.电子式互感器及其在智能变电站中的应用[J].供用电，2013，30（03）：75-81.
[2]黄友朋，赵山，潘峰，肖勇，孙卫明.电子式互感器数字相位补偿技术研究[J].中国电力，2014，47（04）：113-117.
[3]赵玉富.互感器常见问题技术分析和思考[J].河南电力，2015，43（02）：5-7+29.