[發明專利]一種一體化電子式互感器裝置

有效

• 申請號: 201210167845.0
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102709044A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 侯鐵信;卜正良
• 申請（專利權）人: 武漢國測恒通智能儀器有限公司
• 主分類號: H01F38/34
• 分類號: H01F38/34;H01F38/30;H01F38/36;G01R15/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊

技術領域

本發明涉及一種一體化電子式互感器裝置，屬于電子式互感器技術領域，是一種把數據合并單元同電流、電壓信號采集轉換單元、通信單元、工作電源、備用電源都集中布置在一體式電子互感器的一個指定相的高電位端的裝置，其二次輸出為符合IEC61850規約的數字信號。

背景技術

目前在工程上常用的對電壓和電流信號進行數字化轉換的方法有很多種。主要的有以下三種類型：

第一種，用各自獨立的傳統的電磁式電流互感器、電壓互感器將高電壓、大電流降低成為通用的低電壓、小電流（例如：額定電流5安或1A、額定電壓100伏），然后用設置在低壓端的信號轉換裝置將低電壓和小電流的模擬信號轉換為相應的數字信號。這種技術的優點在于：它是一種成熟的技術，產品質量穩定。它的缺點主要有：電磁式電流互感器和電壓互感器存在體積大、占用空間大，耗費材料，特別是耗費大量的金屬材料的問題，不符合當前國際國內節能降耗的要求。第二，信號采集裝置設置在低電位，由于二次接線過長，使干擾信號對二次電流、二次電壓的小模擬量信號的影響很大,容易引入干擾，使繼電保護誤動和影響測量精度。第三，電磁式電壓互感器在某些運行方式下可能產生鐵磁諧振，從而誘發電力系統重大事故。第四，電磁式電流互感器由于通常使用硅鋼片作為鐵芯，在事故電流很大的情況下會發生磁飽和，使繼電保護裝置拒動。第五，電磁式電流互感器、電壓互感器絕緣結構復雜，其造價隨電壓等級的提高呈指數關系上升。為了克服上述缺點，近幾年開始推廣使用的電子式互感器新技術可以較好地解決上述問題。

第二種，用非傳統的小信號輸出的電壓和電流互感器（被國際電工組織定義為電子式互感器的一種類型，其輸出為數十毫安電流和數伏電壓的小模擬量信號）替代傳統電磁型互感器，供就近安裝的繼電保護裝置或信號轉換裝置使用。這一類技術的特點是，信號采集轉換、數據處理（合并打包）和通信都是在低壓側完成的。它的優點在于電流、電壓互感器小型化，使體積減小和材料節省。同時由于它的輸出值很小，使得其后的信號采集轉換單元的可以直接使用其輸出值，而不用對模擬量進行二次轉換，簡化了信號采集轉換單元結構。它的缺點在于，這種轉換技術在本質上與傳統的技術原理是相似的，技術并沒有本質的進步。其次，由于其二次輸出的模擬量很小，更容易受到干擾，只能就地轉換和使用，限制了使用范圍。

第三種，按相把由模數轉換芯片和計算機芯片構成的信號采集轉換單元與非傳統的電流和/或電壓傳感器一同置于高電位端。在高壓側獲取單相的電壓和/或電流信號，A、B、C三相分別通過絕緣性能很好的光纖將高壓側采集轉換得到的電壓和電流的數字信號傳輸到低壓側的合并單元，合并單元將收到的各相信號按IEC?61850規約打包傳送到數據傳輸網絡或者監測儀表、控制裝置和繼電保護裝置。這是典型的電子式電壓互感器或電子式電流互感器。這種技術的主要特點是：第一、電子式電壓互感器或電子式電流互感器的絕緣結構大大簡化，體積小、重量輕，電壓等級越高其性價比優勢越明顯。第二、電壓和電流信號的采集轉換、數據處理和通信都是在高壓側完成的。使用光纜而不是電纜作為信號傳輸工具，實現了高低壓的徹底隔離，不存在電磁式電壓互感器二次回路短路或電磁式電流互感器二次回路開路給設備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。第三、非常規互感器在原理上與傳統互感器有著本質的區別，一般不用硅鋼片鐵芯做磁稱合。因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現象，從而使互感器運行的暫態響應好，動態范圍大，測量精度高，頻率響應范圍寬。第四、輸出采用光纖，數據傳輸抗干擾能力強。沒有常規的銅芯二次導線，它可以使材料特別是金屬材料大量的節省。第五、這種技術可以使傳感器和采集處理單元完全融合，很容易進行整體誤差校驗。它的缺點在于：第一、三相電壓和三相電流的信號是由分別在A、B、C三相的信號采集轉換單元單獨進行的，對信號同步采集的要求較高。第二、轉換后三相電壓和電流數字信號要分別用光纖傳送到指定位置的合并單元，進行數據打包后向網絡傳送，這會導致相間光纖通信通道的增加，使通信單元和合并單元的結構復雜，增加很多電光/光電轉換接口，功耗增加，技術實現難度較大。第三、除了增加生產制造成本外，這種結構還會增加高壓信號采集裝置的故障發生概率。這是一種近年來逐漸普及的新技術，尤其在110kV及以上電壓等級中經濟技術優勢明顯。

發明內容