OE系列光電互感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能測(cè)試結(jié)果

OET700系列光電互感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能測(cè)試結(jié)果1引言

目前在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是電磁式電壓、電流互感器。但是，隨著電力系統(tǒng)向大容量、高電壓的方向發(fā)展，廠、站、和系統(tǒng)數(shù)字化測(cè)量、保護(hù)、調(diào)度和控制已成為發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)電力設(shè)備提出的小型化、智能化、高可靠性的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)有電磁式互感器由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和存在的不足已不能滿足這種要求。

早在上世紀(jì)50年代，國(guó)外如ABB、SIMENS、ALSTOM等公司開(kāi)始進(jìn)行新式互感器的研究，光電互感器就是主要的一種。90年代初，國(guó)外已應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。特別是九十年代后期IEC60044-7《電子式電壓互感器》、IEC60044-8《電子式電流互感器》、IEC61850《變電站網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》等標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布，規(guī)范了電子式互感器的技術(shù)要求，為電子式互感器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。光電互感器是高壓、超高壓電子式互感器的主力設(shè)備，也必須在這些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范下進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造、試驗(yàn)和運(yùn)行。

2設(shè)計(jì)思想

OET700型光電互感器是基于IEC60044-7、IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，互感器接口符合IEC61850-9規(guī)定，用光作為傳輸工具，將信號(hào)用數(shù)字形式輸出的互感器。

原理如圖1所示，結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳感器將一次電流、電壓轉(zhuǎn)變成電子電路允許測(cè)量的信號(hào)，由采集器單元就地完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并調(diào)制成光信號(hào)，通過(guò)光纖把一次電流電壓數(shù)字量傳送到位于集控室的合并器單元?；ジ衅鞲叩蛪洪g采用彈性固體絕緣材料，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低制造難度。

3工作原理

OET700系列互感器中電流信號(hào)采集是利用電磁感應(yīng)原理的羅哥夫斯基線圈和小功率電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電壓信號(hào)采集是用串聯(lián)感應(yīng)分壓器實(shí)現(xiàn)的。

如圖1所示，傳感頭部件包括串聯(lián)感應(yīng)分壓器、羅哥夫斯基線圈、小功率電流互感器、采集器單元等。傳感頭部件與電力設(shè)備的高壓部分等電位，轉(zhuǎn)變后的電壓和電流模擬量由采集器就地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)光纖傳送到合并器單元，合并器單元接收并轉(zhuǎn)換成符合IEC61850-9格式的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖以太網(wǎng)提供給保護(hù)、測(cè)量等設(shè)備。采集器單元和合并器單元可以根據(jù)需要是一對(duì)一、一對(duì)多或多對(duì)一等多種組合形式。

1）羅哥夫斯基線圈：

這是由非磁性材料為骨架構(gòu)成的空心線圈，因此不會(huì)出現(xiàn)磁飽和以及磁滯現(xiàn)象，這些特點(diǎn)決定了羅哥夫斯基線圈做傳感器具有良好的線性度和暫態(tài)特性。所以羅哥夫斯基線圈輸出的電壓信號(hào)用于保護(hù)最具有優(yōu)越性。以圖2為例，負(fù)載很大時(shí)，羅哥夫斯基線圈輸出電壓：

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男河

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蛋問(wèn)

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采集器采用超低功耗16位RISC體系的CPU，保證在較低的功率消耗下，取得良好的性能。

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濫坡

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溝艷

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攻醬

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別佛

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槽甜

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進(jìn)站

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隸朱追

（2）溫度循環(huán)下的誤差試驗(yàn)

對(duì)光電電流互感器和光電電壓互感器都作了溫度從－40℃～+50℃的循環(huán)下的誤差試驗(yàn)，在試驗(yàn)規(guī)定的溫度測(cè)量點(diǎn)（－40℃、22℃、50℃）測(cè)量誤差。測(cè)到的誤差都在規(guī)定的準(zhǔn)確度限值之內(nèi)?！?〕〔8〕

（3）電流暫態(tài)誤差試驗(yàn)：

對(duì)OET733﹙330kV、1600A﹚光電電流互感器還作了暫態(tài)誤差試驗(yàn)。試驗(yàn)是在國(guó)家高壓電器質(zhì)檢中心進(jìn)行的。試驗(yàn)電路如圖8。

6運(yùn)行情況、鑒定情況

2003年10月，OET722數(shù)字式光電電流互感器在南京供電公司220kV六合變220kV六鋼線投入試運(yùn)行。該線路負(fù)載為南京鋼鐵公司，典型沖擊負(fù)荷，短時(shí)間負(fù)載變化幅度大，高次諧波含量高。二次設(shè)備配OEML701線路保護(hù)和DTSD1056三相電子式多功能電能表。2004年五月后切換間隔到六汊線，保護(hù)定值做相應(yīng)修改，裝置不變。該線為聯(lián)絡(luò)線，功率方向變換頻繁。

2004年2月，OET733數(shù)字式光電電流互感器在蘭州供電公司330kV永登變330kV中開(kāi)關(guān)位置（330側(cè)為1/2斷路器接線）投入試運(yùn)行。二次設(shè)備配SG750數(shù)字式變壓器保護(hù)。

一年多的試運(yùn)行中，互感器運(yùn)行良好，未發(fā)生任何事故和不正常情況；其準(zhǔn)確度（用累計(jì)的電量數(shù)表示）也很好，和傳統(tǒng)的電度表讀數(shù)相比，誤差在0.05%之內(nèi)。而且與之相連的記錄裝置還準(zhǔn)確的記錄到區(qū)外故障狀況。

2004年6月27日，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)對(duì)OET700系列電子式電流互感器和電壓互感器進(jìn)行了成果鑒定，同意通過(guò)鑒定，可小批量生產(chǎn)。〔9〕

2004年12月，由OET711型110kV數(shù)字式光電電流互感器和電壓互感器、OET701型10kV電子式電流互感器組成的全數(shù)字化變電站在山東陽(yáng)谷投運(yùn)。二次設(shè)備是X7000系列全數(shù)字化變電站保護(hù)裝置。

7結(jié)語(yǔ)

OET700數(shù)字式互感器的研制是從2001年開(kāi)始的，通過(guò)樣機(jī)研制、試驗(yàn)、試運(yùn)行和鑒定，到完善生產(chǎn)條件和小批量生產(chǎn)，整整經(jīng)過(guò)4年多的時(shí)間。在產(chǎn)品不斷完善中，采用了羅哥夫斯基線圈、低功率電流互感器、串聯(lián)感應(yīng)分壓器等新技術(shù)，使電流測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到0.1級(jí)；電壓測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到0.2級(jí)。又在結(jié)構(gòu)中采用光纖能量和信號(hào)傳輸、特種固態(tài)絕緣脂真空灌注等技術(shù)，增強(qiáng)了抗EMI性能和絕緣性能，使可靠性大大提高。

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行標(biāo)明，數(shù)字式光電互感器是安全的、可靠的；其準(zhǔn)確度更高，更適合數(shù)字式二次保護(hù)測(cè)控裝置，特別在超高壓、特高壓電網(wǎng)中有特出的優(yōu)越性。加上他成本較低的優(yōu)勢(shì)，他將會(huì)有廣闊的使用前景。

參考文獻(xiàn)

【1】IEC60044-7InstrumenttransformersPart7《Electronicvoltagetransformers》[S]

【2】IEC60044-7InstrumenttransformersPart8《Electroniccurrenttrans