電子式互感器與智能開關(guān)方案

1電子互感器與智能開關(guān)介紹南京南瑞繼保電氣有限公司2智能化變電站概念智能化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能化一次設(shè)備:電子式互感器、智能化開關(guān)等過程層、間隔層、站控層3智能化變電站與傳統(tǒng)變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對比

總結(jié)4變電站智能一次設(shè)備電子式互感器智能化開關(guān)5電壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯中低電壓等級使用電子式互感器意義不大電子式互感器比較項目常規(guī)互感器電子式互感器絕緣復(fù)雜絕緣簡單體積及重量大、重體積小、重量輕CT動態(tài)范圍范圍小、有磁飽和范圍寬、無磁飽和PT諧振易產(chǎn)生鐵磁諧振PT無諧振現(xiàn)象CT二次輸出不能開路可以開路輸出形式模擬量輸出數(shù)字量輸出6電子式互感器的原理和分類按一次傳感部分是否需要供電劃分有源式電子互感器無源式電子互感器按應(yīng)用場合劃分GIS結(jié)構(gòu)的電子互感器AIS結(jié)構(gòu)(獨立式)電子互感器直流用電子式互感器7數(shù)字信號額定輸出

-電流測量：2D41H

-電流保護(hù)：01CFH

-電壓：2D41H模擬信號額定輸出

-電流互感器：150mV，225mV，4V等

-電壓互感器：2/

V，4/V，6.5/V等國際標(biāo)準(zhǔn)

IEC60044-7、IEC60044-8國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T20840.7、GB/T20840.88AIS結(jié)構(gòu)有源電子式組合互感器激光器驅(qū)動電路PIN數(shù)據(jù)處理合并單元保護(hù)測控計量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜電容分壓器絕緣介質(zhì)IEC60044-8IEC61850-9-1/2保護(hù)、測控、計量合并單元線路保護(hù)母線保護(hù)變壓器保護(hù)錄波測控計量9GIS用有源電子式互感器10有源電子式互感器利用電磁感應(yīng)等原理感應(yīng)被測信號CT：空心線圈(RC)；低功率線圈(LPCT)PT：分壓原理電容、電感、電阻傳感頭部分具有需用電源的電子電路利用光纖傳輸數(shù)字信號AIS式（獨立式）、GIS式電子式互感器11電流互感器利用空芯線圈及低功率線圈傳感被測一次電流。1)空芯線圈是一種密繞于非磁性骨架上的螺線管，如圖所示?？招揪€圈不含鐵芯，具有很好的線性度。空芯線圈的輸出信號e與被測電流i有如下關(guān)系：2)低功率線圈（LPCT）的工作原理與常規(guī)CT的原理相同，只是LPCT的輸出功率要求很小，因此其鐵芯截面就較小。

電子式電流互感器原理電流到電壓的轉(zhuǎn)換器。Rsh是LPCT的內(nèi)裝元件P1IpS1RbUsRshNsNpS2P212電壓互感器利用電容分壓器測量電壓。為提高電壓測量的精度，改善電壓測量的暫態(tài)特性，在電容分壓器的輸出端并一精密小電阻。電容分壓器的輸出信號U0與被測電壓Ui有如下關(guān)系：式中C1為高壓電容，C2為低壓電容。利用電子電路對電壓傳感器的輸出信號進(jìn)行積分變換便可求得被測電壓。電子式電壓互感器原理13一次電流（電壓）傳感器一次轉(zhuǎn)換器傳輸系統(tǒng)二次轉(zhuǎn)換器合并單元A相電子式電流（電壓）互感器Ｐ１Ｐ２Ｂ相電子式電流（電壓）互感器Ｃ相電子式電流（電壓）互感器保護(hù)、測控IEC60044-8IEC61850-9-1/2電子式互感器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用框圖14電子式互感器的構(gòu)成15電子式互感器遠(yuǎn)端模塊的配置16有源電子式互感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)17與有源式電子互感器相比，無源式電子互感器的傳感模塊利用光學(xué)原理，由純光學(xué)器件構(gòu)成，不含有電子電路，其有著有源式無法比擬的電磁兼容性能利用光纖傳輸傳感信號傳感頭部分不需電子電路及其電源獨立安裝的互感器的理想解決方案Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器）Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器）無源電子式互感器18Faraday磁光效應(yīng)（電流互感器）19Pockels電光效應(yīng)（電壓互感器）20無源電子式互感器結(jié)構(gòu)21關(guān)鍵技術(shù)難點光學(xué)傳感材料的選擇傳感頭的組裝技術(shù)微弱信號檢測溫度對精度的影響振動對精度的影響長期穩(wěn)定性無源電子式互感器22應(yīng)用電子式互感器需要面對的幾個問題配置方案同步采樣問題采樣數(shù)據(jù)傳送標(biāo)準(zhǔn)電子式互感器配置23配置方案配置原則是保證一套系統(tǒng)出問題不會導(dǎo)致保護(hù)誤動，也不會導(dǎo)致保護(hù)拒動電子式互感器的遠(yuǎn)端模塊和合并單元需要冗余配置遠(yuǎn)端模塊中電流需要冗余采樣合并單元冗余配置并分別連接冗余的電子式互感器遠(yuǎn)端模塊，合并單元可以安裝在開關(guān)附近或保護(hù)小室電子式互感器配置24220kV雙母線方式25GIS用電子式電流電壓互感器電子式互感器應(yīng)用情況26電子式互感器應(yīng)用情況合并單元線路保護(hù)2728

AIS電子式電流電壓互感器

29直流電子式互感器30無源電子式互感器的應(yīng)用31電子式互感器的校驗

被試ECTP1V1數(shù)字幀P2基準(zhǔn)CTP1KrP2S1S2傳輸系統(tǒng)Ip二次轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器R1IsRc合并單元求值單元(例如，微機(jī))is(n)iref(n)時鐘

,eECT標(biāo)準(zhǔn)CT1A/4V合并單元電子式互感器校驗儀32智能化開關(guān)設(shè)備智能開關(guān)設(shè)備的定義IEC62063:1999具有較高性能的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，配有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器，不僅具有開關(guān)設(shè)備的基本功能，還具有附加功能，尤其在監(jiān)測和診斷方面在線監(jiān)視功能智能控制功能數(shù)字化的接口電子操動33智能化開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)視功能電、磁、溫度、開關(guān)機(jī)械、機(jī)構(gòu)動作狀態(tài)檢修狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)評估檢修計劃監(jiān)測系統(tǒng)的成本、可信度、可靠性34智能化開關(guān)設(shè)備智能控制功能最佳開斷定相位合閘定相位分閘順序控制35智能化開關(guān)設(shè)備數(shù)字化的接口位置信息其它狀態(tài)信息分合閘命令開關(guān)的電子操動變機(jī)械儲能為電容儲能變機(jī)械傳動為變頻器通過電機(jī)直接驅(qū)動機(jī)械運動部件減少到一個，可靠性提高電子電路的壽命、可靠性成為關(guān)鍵36智能化開關(guān)設(shè)備實施方案利用現(xiàn)有的成熟的二次技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備，提升智能化水平智能化GIS控制柜+GOOSE網(wǎng)絡(luò)(室內(nèi)GIS站)智能終端+GOOSE網(wǎng)絡(luò)(敞開站)37方案1－智能化GIS匯控柜

38基于保護(hù)及智能控制柜的變電站基本結(jié)構(gòu)39智能控制柜方案的優(yōu)勢1、節(jié)約了電纜等設(shè)備投資以及相應(yīng)的施工投資；數(shù)字化變電站建設(shè)的一個主要現(xiàn)實目標(biāo)是為了減少變電站內(nèi)控制電纜的數(shù)量，一方面由于原材料的漲價，電纜成本越來越高，一方面，光纜電磁兼容性能遠(yuǎn)好于電纜，能顯著提高變電站內(nèi)信號傳輸?shù)目煽啃?。另外，變模擬信號為數(shù)字信號能大大增加傳輸?shù)膸捄托畔⒘俊?、節(jié)約了保護(hù)小室及主控室等的占地面積和投資；應(yīng)用智能化GIS控制柜使得保護(hù)控制下放成為可能，從而能夠顯著減少保護(hù)小室和主控室的占地面積，這對一些需要盡量減少變電站土地的城市變電站和地下變電站來說有明顯的效益。40智能控制柜方案的優(yōu)勢3、GIS智能控制柜優(yōu)化了二次回路和結(jié)構(gòu)；原來由于一次和二次的專業(yè)細(xì)分，使得原傳統(tǒng)匯控柜內(nèi)的許多功能與保護(hù)控制二次中的功能相重復(fù)，例如防跳、壓力閉鎖、三相不一致等等?；谝欢握系腉IS智能控制柜能夠有效地取消和簡化冗余回路，提高了整個二次回路的可靠性。4、智能控制裝置提供了系統(tǒng)的交互性； 引入智能控制裝置（PCS－9821）以后，友好的中文液晶人機(jī)界面以及豐富的自檢和就地操作報告功能，使得運行維護(hù)人員無論在就地還是遠(yuǎn)方都能及時了解GIS的運行情況。41智能控制柜方案的優(yōu)勢5、聯(lián)調(diào)在出廠前完成，現(xiàn)場調(diào)試工作量減少；傳統(tǒng)方案中，一次設(shè)備和二次設(shè)備的電纜連接和調(diào)試只能到現(xiàn)場后完成，調(diào)試周期比較長，新方案中一二次設(shè)備聯(lián)調(diào)在廠內(nèi)完成，到現(xiàn)場后調(diào)試工作量極小。能夠顯著地縮短投運周期。6、一次二次聯(lián)合設(shè)計，減輕了設(shè)計院的負(fù)擔(dān)；原來一次和二次設(shè)備分別有雙方廠家分別出圖，中間的電纜信號連接由設(shè)計院完成，應(yīng)用一二次結(jié)合的新方案后，由兩個廠家聯(lián)合出圖并對圖紙的正確性負(fù)責(zé)。42智能控制柜方案的優(yōu)勢7、基于通訊和組態(tài)軟件的聯(lián)鎖功能比傳統(tǒng)硬接點聯(lián)鎖方便；智能控制裝置能夠采集到間隔內(nèi)所有刀閘位置，且間隔間也有光纜連接，所以可以方便地實現(xiàn)基于軟件和通訊的聯(lián)鎖，能顯著減少機(jī)構(gòu)輔助接點數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性。8、縮小了與互感器的電氣距離，減輕了互感器的負(fù)載；新方案下互感器與保護(hù)控制設(shè)備的電氣距離大大縮短，使得互感器的容量選擇更為容易，也為小功率互感器（LPCT）的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。43能夠在不改變開關(guān)現(xiàn)有條件下實現(xiàn)一次設(shè)備和間隔級設(shè)備的數(shù)據(jù)通信GOOSE方式(GenericObjectOrientedSubstationEvent)也能解決保護(hù)間的屏間連線針對不同應(yīng)用場合，成對使用或單獨使用可靠性、實時性智能終端PCS－222方案2--智能終端44

智能終端及GOOSE交換機(jī)45選相合閘技術(shù)的概念

斷路器選相分合閘技術(shù)(ControlledSwithing，簡稱CS)是指通過一定的手段使斷路器動、靜觸頭在系統(tǒng)電壓波形的指定相角處分合，使得空載變壓器、電容器組、并聯(lián)電抗器和空載線路等電力設(shè)備在對自身和系統(tǒng)沖擊最小的情況下投切入電力系統(tǒng)的技術(shù)。CS技術(shù)能夠大大降低分合閘操作暫態(tài)過程中的過電流和過電壓，從而提高了電力設(shè)備的壽命和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。46選相合閘的優(yōu)勢在國網(wǎng)公司推動研究特高壓交直流輸電技術(shù)的大背景下，特高壓電網(wǎng)中的過電壓問題更加凸顯出來。目前，系統(tǒng)中的斷路器在關(guān)合瞬時，系統(tǒng)電壓和電流的初相角通常都是隨機(jī)的和不確定的，在關(guān)合空載變壓器、電容器組、并聯(lián)電抗器和空載線路時，常常產(chǎn)生幅值很高的涌流和過電壓，這樣不僅對系統(tǒng)中的設(shè)備不利，還會影響繼電保護(hù)的動作行為，減少斷路器的電氣壽命等。斷路器選相分合閘裝置的應(yīng)用使得斷路器分合閘所造成的涌流和過電壓大大降低，有利于整個電網(wǎng)的穩(wěn)定，從而降低了電力系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)費用。斷路器選相分合閘裝置的應(yīng)用能夠降低分?jǐn)鄷r斷路器觸頭的電氣磨損，減少斷路器觸頭重燃的可能性，延長斷路器設(shè)備的使用壽命和維護(hù)周期。另外，使得取消斷路器分合閘電阻及相關(guān)控制設(shè)備成為可能，從而能夠大大