隨著現代數字信號處理技術和光纖技術日趨成熟并獲得廣泛應用,電子式電流互感器越來越受到廣大學者、廠家、用戶的青睞。電子式互感器的出現能夠很好地彌補常規互感器的缺陷,并且解決了許多電力系統長期困擾的難題。
在繼電保護中的應用
電磁式互感器的模擬輸出信號需要經過采樣保持、多路轉換開關、A/D 變換才能傳輸到繼電保護等二次裝置。相比較而言,電子式互感器的輸出信號是數字信號,易與數字式保護/儀表接口,簡化微機保護裝置的硬件,提高設備可靠性,降低成本。采用電子式互感器后,數字式繼電保護和監控裝置通過數字接口(IEC 61850-9-1/IEC 61850-9-2 協議)接受合并單元輸出的數字信號即可。
目前國內各二次設備廠家均開發有數字式繼電保護和測控裝置,因此設備硬件能夠很好地適應電子式互感器。電子式互感器可以為保護提供許多新功能,許多測量的功能可在保護中實現,并且可以記錄故障初瞬間和斷路器預分合時刻的波形,具有錄波和開關狀態監視的功能。擴展功能的同時,電子式互感器還增強了繼電保護的可靠性。
造成線路差動保護誤動的主要原因是電磁型電流互感器容易飽和,所采取的差動保護抗CT飽和措施使保護算法和判據更加復雜,可靠性降低。由于電子式電流互感器具有無磁飽和等優點,基于電子式電流互感器的差動保護就能夠大大簡化相應的動作判據,提高快速性和可靠性,降低比率制動差動保護的動作定值和比率制動系數,提高差動保護的靈敏性。
當采用傳統的電流互感器時,假設母線區外短路,連接在母線故障支路的CT發生飽和容易誘發母線保護誤動。電子式電流互感器具有高保真傳變特性,能夠為瞬時值母線差動以及快速母線差動保護提供基礎,提高保護的快速性和可靠性,并且能夠大大簡化母線差動的判據。
造成變壓器差動誤動主要有兩個問題,一是勵磁涌流無法正確識別,一是外部短路時不平衡電流引起的誤動。電子式互感器的采用能夠使該問題得到較好的解決。首先,采用電子式互感器后,根據勵磁涌流發生時電流的非周期分量大而故障時非周期分量小的特點,可以提出辨識勵磁涌流的新原理,從而防止變壓器差動誤動。另外,采用電子電流互感器后,各個互感器的暫態誤差較低,若各側安裝相同原理的互感器,相應的僅為0.2%,即使各側分別采用光學式的或羅氏線圈型的互感器,羅氏線圈對應的暫態誤差僅有3%,再加上其本身的暫態誤差(一般小1%),綜合的復合誤差滿足變保護5%的誤差限值要求。主變三側互感器誤差均滿足主變保護準確度要求,因而不會對主變差動保護造成影響。
在故障錄波、故障測距中的應用
在常規站中,故障錄波系統往往按照服務的對象不同而獨立設置,比如針對各個電壓等級及各個繼保小室配置獨立的錄波裝置,針對高電壓等級的保護設備往往還根據設備類型分別配置專用的故障錄波裝置。數字化變電站采用三層兩網結構,故障錄波系統所需的模擬量通過SMV報文網絡傳輸,開關量通過GOOSE報文網絡傳輸,取消了大量來自保護裝置及常規互感器的二次電纜,為故障錄波設備集中或整合創造了可能性。同時,電子式互感器不飽和的特性可以省略錄波器內部小CT,實現高保真的故障錄播。
電子式互感器由于具有測量范圍寬、測量精度高,有利于提高故障測距的準確度,而且非常有利于對線路保護行波原理判據等新算法的研究和應用。同時,光學原理電流互感器具有反映電流的瞬時值、頻帶寬、動態范圍大、全波形性測量的優點,為全波形的應用提供了可能性,相信隨著對電力系統全波形應用研究的不斷深入,光學原理電流互感器的巨大優勢會得以發揮。
在變電站系統中的應用