智能电网与电子式互感器在线校验及电力二次

产品简介

电子式互感器在线校验系统

    （1）自愈性智能电网对电子式互感器在线校验系统的要求

 自愈性智能电网要求高速和高准确度的PMU，这样才能高准确度进行电网运行参数（如I、δI、U、δU、cosφ、f、 P、 Q   ）的测量, 监控电网的运行。目前常规电磁式电流互感器铁芯在电力系统故障状态下的铁芯饱和及磁滞回线，会引起电流测量极其不准确。从而使PMU/ WAMS的测量也不准确，严重威胁现代化电网的安全稳定运行，增加了继保装置的复杂性；抗电磁干扰能力减弱；绝缘技术、体积、质量和价格都随电压等级的升高而越来越大；运输、安装和维护困难；量测受频率影响；变电站占地大，成本高等。为此，有必要研发能克服上述缺点并满足智能电网要求的新型电子式电流互感器。

  这种新型电子式电流互感器要求既快速又高度准确，并将为现代化大电网的安全可靠和经济运行提供关键的基础。它也是电力二次、二次设备的完美结合，解决了电网自动化发展的“瓶颈”。现代化大电网的安全稳定控制技术也急需满足要求的电子式互感器在线校验系统的出现。因此电子式互感器在线校验系统不是二般的对电磁式互感器的升级换代，而是现代化大电网安全稳定运行的需求。

  电网的安全运行要求电力设备安全可靠。而据统计，电网中的电力设备平均每年有1/3的事故都是因为互感器所致，如雷电季节，打雷或闪电都有可能导致互感器爆炸或燃烧。电子式互感器在线校验系统的使用将大大减少这方面的事故。

 电子式互感器在线校验系统是电网二次的重要主设备，它们担负着电网的精确“测量和计量”，以及故障“监测”的作用。要求量测的电网运行参数高度精确；装置本身应具有相当的可靠性。它是为智能电网、数字化继电保护、电网实时PMU、WAMS、电网快速状态估计、电网暂态稳定监控、特高压输电线路的电晕测量、电网实时经济调度、谐波在电网中的应用、电网输电阻塞的缓解（美国）、解决输电走廊问题的分相输电技术、实现准确的故障测距和紧凑型二次智能设备等提供可靠保证。对现代电网运行和设备革命发挥重要的作用。因此，要求它必须具有高准确性、快速数据传输的高性能。

    （2）电子式互感器在线校验系统的国际标准和国家标准

国际电工委员会和国内标准化组织近年来也相应颁布了有关协议和标准以作为指导。IEC61850协议是变电站自动化系统建设的依据。完全符合IEC61850协议的二次和二次数字化设备的研制和产品化是建设智能电网的坚实基础。IEC 61850-5-13规定了变电站内智能电子设备（IED， Intelligent Electronic Device）的同步标准以及电力系统有关参数值的指标，是变电站自动化系统的设计，电子式互感器在线校验系统及IED的性能研制和生产以及电力部门招标必须依据的标准。IEC60044-7/8标准也是电子式互感器在线校验系统制造检测和招标应遵循的标准。我国于2007年1月正式颁布等同于IEC60044-7/8的国家标准GT20840-7/8，并于2007年8月1日起实施。^[3]

   1）根据国际标准IEC61850-5-13的要求，电子式互感器在线校验系统需为各种智能IED提供高准确度的电流I和电压U，其数据采样率必须≥12000次/s，三相同步时间应为±1μs。^[3]，[4]

    2）PMU与WAMS的连接    PMU与WAMS的连接应满足IEEE 37.118的准确性标准（1级）并对数据传输使用IEEE 37.118标准。 要求PMU的数据采样率≥12000次/s，测量频率的绝对准确度为± 1 mHz，绝对相角准确度为± 0.02度，时间准确度为 ± 1 μs。数据传输率为50/60 Hz。要达到此要求，提供给PMU和WAMS原始数据的电子式互感器在线校验系统对I、U的测量准确度应小于0.2%, 三相同步时间为± 1 μs，相位移应满足IEC60044－7/8的要求。^[3]

     3）IEC61850-9-1对以太网物理层传输速率的要求

    电子式互感器在线校验系统的综合单元对保护、测量等IED的输出传输速率应与IED的采样率匹配。根据IEC61850-5-13的规定：保护装置IED的采样率为480、960和1920次/s；测量仪表的IED采样率为1500、4000和12000次/s。

   IEC61850-9-1规定：电子式电流/电压互感器的综合单元对保护、测量等IED的输出传输速率应与IED的采样率匹配。^[3]，[5]

    电力二次设备在线监测对坚强智能电网的作用

  智能电网的自愈控制是在事故影响电网之前就从本地或局部地区对事故进行处理后，从而达到自愈的效果。由此可见，电力二次设备的在线安全监测装置就是智能电网实现自愈控制的智能代理器最基础部分。电力二次设备的在线安全监测装置最初是为了对二次设备进行常规诊断，后来实现状态检修，以代替传统的计划检修。当然，目前的在线安全监测，还不是实时的在线监测。在此基础上，若状态监测的可信度大大提高，并加快对设备状态的监测频率，就可逐步成为自愈智能电网的智能代理器。这样，当新型的传感器、在线监测装置和执行机构研制出来后就可形成智能代理器，从而加强电网的自适应和重组控制能力。

  智能电网的智能代理器要求新型传感器对电网运行参数的测量速度和高准确度与对电子式互感器在线校验系统的要求应是二致的，甚至对某些数据的测量准确度的要求更高，如对电晕损失的测量,其采样率最好采用250k次/s，相当每周期（50Hz）采样5000次。

  在线监测装置主要是监测电容型设备的介质损耗，电容及其变化量，泄漏电流及其变化量，不平衡电压，避雷器的全电流和阻性电流，变压器套管的介损和油中氢气含量，变压器的局部放电、油中色谱，少油开关的泄漏电流及其他设备（如发电机放电）等。对变电站关键电力设备的电气绝缘综合在线监测研究具有重要的意义，并要加强在线监测装置的防干扰措施。

    3 结论

①随着特高压、大容量、超大规模电网的逐步形成，为保证电网的安全、稳定、可靠运行，研发智能电网和进行示范工程是急迫及至关重要的任务。

②为保证智能电网实现自愈性，要求研制和生产高速及高准确度的电子式互感器在线校验系统。

③研制新型的传感器、在线检测装置是实现智能电网所需的智能代理器的基础。

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