电压互感器研评述-文献综述.doc

电压互感器研究评述 1．引言 电压互感器是电力系统中一次与二次电气回路之间不可缺少的连接设备，其精度及可靠性与电力系统的安全、稳定、可靠、经济运行密切相关。目前，电网中普遍采用电磁式或电容分压式电压互感器进行电压测量、电能计量和继电保护。随着电力生产、电力传输系统容量的增加,电网运行电压的等级越来越高，建造数字化变电站已经成为变电站自动化技术的发展趋势。传统的电压互感器二次输出的100V或V的电压信号不能直接和微机相连，已难以适应电力系统自动化、数字化和智能化的发展趋势。由于现代电子测量技术能够实现对微弱信号的精确测量，继电保护和二次测量装置不再需要大功率大驱动，仅需几伏的电压信号,即系统对互感器的参数要求发生了变化,实质上需要的是电压传感器，因而出现了电子式电压互感器，并且电子技术、计算机测控电压互感器是电力系统中一次与二次电气回路之间不可缺少的连接设备，其精度及可靠性与电力系统的安全、稳定、可靠、经济运行密切相关。目前，电网中普遍采用电磁式或电容分压式电压互感器进行电压测量、电能计量和继电保护。随着电力生产、电力传输系统容量的增加,电网运行电压的等级越来越高，建造数字化变电站已经成为变电站自动化技术的发展趋势。传统的电压互感器二次输出的100V或V的电压信号不能直接和微机相连，已难以适应电力系统自动化、数字化和智能化的发展趋势。由于现代电子测量技术能够实现对微弱信号的精确测量，继电保护和二次测量装置不再需要大功率大驱动，仅需几伏的电压信号,即系统对互感器的参数要求发生了变化,实质上需要的是电压传感器，因而出现了电子式电压互感器，并且电子技术、计算机测控。 2．传统电子互感器存在的问题 随着电力系统电压等级的不断升高，远距离、大容量输电线路和互联电网的发展。使得高压和超高压变电站在规模和容量方面日益增加。这就对变电站自动化水平提出了更高的要求。由于传统的电磁式电流/电压互感器存在磁饱和、动态范围小、铁磁谐振、暂态性差等缺点，使其越来越不能适应电力系统的发展要求，也阻碍了变电站自动化技术的发展。而新型的电子式电流/电压互感器具有动态范围大、频带宽、体积小、测量范围大、抗电磁干扰能力强，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点,顺应电力设备的高可靠性、自动化和小型化的要求。 电子式互感器体积小、重量轻、环保、线性度好、无饱和现象且输出信号可直接与智能数字设备接口的新型电力互感器。电子式互感器具有以下突出优点： （1）绝缘性能优良，造价低。传统的电磁感应式互感器，采用一次线圈经铁芯与二次线圈耦合的方式，绝缘结构复杂。而电子式互感器，高压侧与低压侧之间的信号可以通过光缆传输，实现了高压回路和二次侧在电气上隔离[2],因此绝缘结构简单，造价低。随着输电电压等级的增高，传统互感器的成本会因之成倍上升，而电子式互感器在电压等级升高时，成本只是稍有增加。 （2）频率响应范围宽，谐波测量能力强。暂态特性的优劣是判断一种互感器能否在电力系统中获得应用的一个重要参数，特别是与继电保护动作时间的配合。电子式互感器测量的频率范围一般由电子线路部分决定，没有铁芯饱和的问题，其频率响应范围宽，因此能够准确反映一次侧的暂态过程。电子式互感器已被证明可以测出高压电力线上的谐波，还可进行暂态电流/电压、高频电流/电压与直流电流/电压的测量。 (3)抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压的危险。电磁感应式电流互感器的低压边开路时，会产生高压的危险。由于电子式电流互感器的高压边与低压边之间只存在光纤联系，而光纤具有良好的绝缘性能，所以不存在低压边开路而产生高压的危险。而且光信号对电磁噪声不敏感，采用光纤大大减小了噪声对有效信号的干扰。一次设备与二次设备通过光纤传递信号，提高了互感器的可靠性。 (4)体积小，重量轻，易升级，满足变电站小型化与紧凑型的要求。由于电子式互感器是靠传感头和电子线路进行信号的获取和处理，体积小，重量轻，便于集成在气体隔离开关(GIS)中，这样将大大减少变电站的占地面积，满足变电站小型化和紧凑化的要求。同时电子式互感器通过光缆与二次设备连接，可使电缆沟和电缆大为减少。如果间隔内的控制和保护等设备下放开关柜，可使变电站布置更紧凑。 (5)不含铁芯，不存在铁芯饱和以及铁磁谐振等问题[6]。传统的电磁感应式电流互感器由于使用了铁芯，因而存在磁饱合、铁磁共振和磁滞效应等问题，电子式电流互感器因为无铁芯，所以没有这方面的问题。 （6）电子式互感器中可以不用绝缘油消除了因为油的泄漏或变质而对互感器检修带来的不便，更为重要的是从根本上消除了因充油而产生的易燃、易爆炸等危险。电磁感应式互感器一般采用充油或充气的办法来解决绝缘问题，这样不可避免地存在易燃、易爆炸等危险；而电子式电流互感器绝缘结构简单，可以不采用油或气体绝缘。 3．国外电子互感器的研