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【摘 要】在对电子式互感器基本工作原理进行简单介绍后，对智能变电站电子式互感器优化配置原则进行了阐述。最后，对智能变电站电子式互感器的优化配设应用进行了详细分析研究。
【关键词】智能变电站；电子式互感器；优化配置
随着电力系统建设步伐的进一步加快及数字化、网络化、智能自动化水平要求的进一步提高，新建及升级改造变电站将向智能数字化变电站方向发展已成为必然。在升级改造过程中势必会存在常规设备与智能设备间的并存、合并等问题，如何处理升级改造过程中兼容并存所带来的各方面技术问题，是当前电力工作人员研究的一个重点。电子式互感器作为系统电压、电流等数据信号源，其转换的数据信号直接供给变电站自动化系统中的测量仪器、仪表、继电保护装置、远程操控装置等[1]。因此，如何合理配置和应用电子式互感器就是智能变电站建设过程中一个值得且必须认真探讨的核心问题。
1、电子式互感器基本工作原理
智能变电站综合自动化系统中所采用的电子式互感器通常包括有源型和无源型两大类，此处将对这两种互感器的工作原理作简单介绍。
1.1有源型电子式互感器的基本工作原理
此类互感器是将变电站高压电位侧的电流信号直接通过互感器线圈將系统运行的电信号传递给相应发光元件，以实现电信号向光信号的就地转变，同时通过光纤将光信号传递到低电位侧，并通过逆转单元将光信号转变为电信号，完成系统数信号的实时采集和远程传输共享。
1.2无源型电子式互感器的基本工作原理
此类互感器主要利用物理学中法拉第电磁效应原理，其将系统运行的光信号经电磁场中的磁光材料，使光信号在磁光材料偏振面上发生要求的旋转，并通过测算通流导体周围光信号偏振面的旋转角度，进而经相应运算公式推导出导体中的电流值，以完成对系统电压、电流信号的采集和远程传输共享。
2、智能变电站电子式互感器优化配置原则
鉴于电子式互感器在智能变电站综合自动化系统建设过程中的重要作用，在结合不同类型电子式互感器的基本工作原理、功能特点性能、组装制造等方面的因素后，并结合自我多年实践工作经验，笔者认为在智能变电站选用电子式电流互感器过程中，宜遵循以下优化配置原则，即：
（1）电子式互感器在优化配置过程中，应结合工程实际特性兼顾技术先进性与经济性等方面的因素；（2）110kV及以上电压等级的变电站宜全面采用电子式电流互感器；（3）为了确保继电保护数据信号的实时传输共享，主变压器各侧电流互感器的宜选用同厂家同一类型和功能特性的集成式电流互感器；（4）当变电站采用GIS、HGIS布置式，电子式互感器宜与壳体内一次电气设备实现集成一体化、智能自动化优化设计；（5）对于有关口计量、有故障测距等技术要求的变电间隔，应配置满足其功能特性要求的电子式互感器。
3、智能变电站电子式互感器的应用
3.1电子式互感器的型号优化选择
对于电子式电流互感器而言，无源纯光ECT电子式互感器虽然相比有源互感器有很多优点，但由于其结构较为复杂价格较高，这在很大程度上限制了其在中低压领域中的推广应用。 在高压尤其是直流高压输电领域，选用全光纤式ECT电子式互感器有较高可行性和较强经济性，因为和常规高压电磁式互感器相比，其价格较为接近，尤其是随光学材料价格的不断下降，纯光ECT电子式互感器将在变电站工程领域中发挥非常良好的应用优势，笔者建议220kV及以上电压等级的智能变电站系统宜采用纯光ECT电子式互感器；110kV变电站则宜采用光电、线圈式的电子式互感器相互配合其运行效果和经济效益较为优越；35kV及以下智能变电站系统宜采用弱模信号输出的线圈电子式互感器或具备LPCT功能原理的电磁式互感器较为经济合理。
3.2智能变电站电子式互感器的配置应用
按照通讯协议的技术要求，即故障弱化的设备配置原则，当智能变电站综合自动化系统中的任一通信元件或模块出现故障时，变电站综合自动化系统应具备可持续操作和运行特性，也即电子式互感器必须按照冗余保障体系进行配置以确保整个变电站综合自动化系统运行的安全性、经济性和可靠性。
在配置中采集单元可按照单回路和双回路不同形式要求进行配置，并在每一个回路中设置独立的传感单元，即包括信号元件、光纤信号通信、光纤电源、以及通信通道等。110kV及以下电压等级的主变间隔和母线的间隔、220kV及以上电压等级的所有间隔，均需按照双重保护原则进行电子式互感器的配制，即确保双重回路采集单元数字信号采集的实时可靠性，以满足两套继电保护装置的同步共享；110kV及以下电压等级的其它间隔可采用单回路进行电子式互感器配置。
变电站综合自动化系统中的其MU合并单元应当按照对应采集单元进行配置，对于双母线连接结构的变电站自动化系统而言还需设置专门的MU合并单元以确保电压的并列，以便在间隔MU合并单元的切换退出运行后，提供给系统其它检测设备使用，实现同期操控功能。220kV及以上间隔合并单元通常应配设独立的合并单元电屏，而110k间隔合并单元则可以配设独立的合并单元屏，也可根据变电站一次设备类型、布置、以及调控运行工况与其它智能操控箱一起合并组屏；35kV及以下电压等级的变电站综合自动化系统则通常按照保护测控装置直接配设在开关柜中，以实现集成智能化功能。在智能变电站电子式互感器配置应用过程中，应严格按照IEC61850《变电站网络和系统》、IEC60044-7《电子式电压互感器》、IEC60044-8《电子式电流互感器》等相关技术规范标准进行配设应用[2]。光电信号通过数据采集器进行统一标准的调理转换，然后经同步光纤和数据光纤将数据传输给MU合并单元，实现与计量装置、测量保护装置间的数据信息实时传输共享。电子式互感器与智能变电站综合自动化系统的连接示意如图1所示：
电子式互感器在智能变电站综合自动化系统实际运用过程中，与微机测控保护装置、多功能电子式计量装置、以及与其他功能IED智能电子设备间的数据信息资源共享，应严格按照通信规约要求进行通信协议设定。另外，电子式互感器在应用过程中，其底板应可靠接地，以免出现安全隐患影响其功能的正常发挥；数据采集器及测控、保护、计量、故障计量等二次设备的机壳应可靠接地；每根信号线的两端均需有明确的用途、相别及连接方向标识，同时在使用过程中不宜出现强行拉伸和弯曲等问题，以确保整个变电站综合自动化系统具有较高运行安全可靠性。
4、结束语
结合工程实践，积极探讨并实施常规变电站向智能化、数字化、网络化变电站的转变，使常规电气设备与电子式互感器共同融入到变电站综合自动化系统中，实现数据资源的实时传输共享和远程互操作，有效促进智能变电站综合自动化系统的快速稳健建设发展，具有非常重要的工程实践应用研究意义。
【关键词】智能变电站；电子式互感器；优化配置
随着电力系统建设步伐的进一步加快及数字化、网络化、智能自动化水平要求的进一步提高，新建及升级改造变电站将向智能数字化变电站方向发展已成为必然。在升级改造过程中势必会存在常规设备与智能设备间的并存、合并等问题，如何处理升级改造过程中兼容并存所带来的各方面技术问题，是当前电力工作人员研究的一个重点。电子式互感器作为系统电压、电流等数据信号源，其转换的数据信号直接供给变电站自动化系统中的测量仪器、仪表、继电保护装置、远程操控装置等[1]。因此，如何合理配置和应用电子式互感器就是智能变电站建设过程中一个值得且必须认真探讨的核心问题。
1、电子式互感器基本工作原理
智能变电站综合自动化系统中所采用的电子式互感器通常包括有源型和无源型两大类，此处将对这两种互感器的工作原理作简单介绍。
1.1有源型电子式互感器的基本工作原理
此类互感器是将变电站高压电位侧的电流信号直接通过互感器线圈將系统运行的电信号传递给相应发光元件，以实现电信号向光信号的就地转变，同时通过光纤将光信号传递到低电位侧，并通过逆转单元将光信号转变为电信号，完成系统数信号的实时采集和远程传输共享。
1.2无源型电子式互感器的基本工作原理
此类互感器主要利用物理学中法拉第电磁效应原理，其将系统运行的光信号经电磁场中的磁光材料，使光信号在磁光材料偏振面上发生要求的旋转，并通过测算通流导体周围光信号偏振面的旋转角度，进而经相应运算公式推导出导体中的电流值，以完成对系统电压、电流信号的采集和远程传输共享。
2、智能变电站电子式互感器优化配置原则
鉴于电子式互感器在智能变电站综合自动化系统建设过程中的重要作用，在结合不同类型电子式互感器的基本工作原理、功能特点性能、组装制造等方面的因素后，并结合自我多年实践工作经验，笔者认为在智能变电站选用电子式电流互感器过程中，宜遵循以下优化配置原则，即：
（1）电子式互感器在优化配置过程中，应结合工程实际特性兼顾技术先进性与经济性等方面的因素；（2）110kV及以上电压等级的变电站宜全面采用电子式电流互感器；（3）为了确保继电保护数据信号的实时传输共享，主变压器各侧电流互感器的宜选用同厂家同一类型和功能特性的集成式电流互感器；（4）当变电站采用GIS、HGIS布置式，电子式互感器宜与壳体内一次电气设备实现集成一体化、智能自动化优化设计；（5）对于有关口计量、有故障测距等技术要求的变电间隔，应配置满足其功能特性要求的电子式互感器。
3、智能变电站电子式互感器的应用
3.1电子式互感器的型号优化选择
对于电子式电流互感器而言，无源纯光ECT电子式互感器虽然相比有源互感器有很多优点，但由于其结构较为复杂价格较高，这在很大程度上限制了其在中低压领域中的推广应用。 在高压尤其是直流高压输电领域，选用全光纤式ECT电子式互感器有较高可行性和较强经济性，因为和常规高压电磁式互感器相比，其价格较为接近，尤其是随光学材料价格的不断下降，纯光ECT电子式互感器将在变电站工程领域中发挥非常良好的应用优势，笔者建议220kV及以上电压等级的智能变电站系统宜采用纯光ECT电子式互感器；110kV变电站则宜采用光电、线圈式的电子式互感器相互配合其运行效果和经济效益较为优越；35kV及以下智能变电站系统宜采用弱模信号输出的线圈电子式互感器或具备LPCT功能原理的电磁式互感器较为经济合理。
3.2智能变电站电子式互感器的配置应用
按照通讯协议的技术要求，即故障弱化的设备配置原则，当智能变电站综合自动化系统中的任一通信元件或模块出现故障时，变电站综合自动化系统应具备可持续操作和运行特性，也即电子式互感器必须按照冗余保障体系进行配置以确保整个变电站综合自动化系统运行的安全性、经济性和可靠性。
在配置中采集单元可按照单回路和双回路不同形式要求进行配置，并在每一个回路中设置独立的传感单元，即包括信号元件、光纤信号通信、光纤电源、以及通信通道等。110kV及以下电压等级的主变间隔和母线的间隔、220kV及以上电压等级的所有间隔，均需按照双重保护原则进行电子式互感器的配制，即确保双重回路采集单元数字信号采集的实时可靠性，以满足两套继电保护装置的同步共享；110kV及以下电压等级的其它间隔可采用单回路进行电子式互感器配置。
变电站综合自动化系统中的其MU合并单元应当按照对应采集单元进行配置，对于双母线连接结构的变电站自动化系统而言还需设置专门的MU合并单元以确保电压的并列，以便在间隔MU合并单元的切换退出运行后，提供给系统其它检测设备使用，实现同期操控功能。220kV及以上间隔合并单元通常应配设独立的合并单元电屏，而110k间隔合并单元则可以配设独立的合并单元屏，也可根据变电站一次设备类型、布置、以及调控运行工况与其它智能操控箱一起合并组屏；35kV及以下电压等级的变电站综合自动化系统则通常按照保护测控装置直接配设在开关柜中，以实现集成智能化功能。在智能变电站电子式互感器配置应用过程中，应严格按照IEC61850《变电站网络和系统》、IEC60044-7《电子式电压互感器》、IEC60044-8《电子式电流互感器》等相关技术规范标准进行配设应用[2]。光电信号通过数据采集器进行统一标准的调理转换，然后经同步光纤和数据光纤将数据传输给MU合并单元，实现与计量装置、测量保护装置间的数据信息实时传输共享。电子式互感器与智能变电站综合自动化系统的连接示意如图1所示：
电子式互感器在智能变电站综合自动化系统实际运用过程中，与微机测控保护装置、多功能电子式计量装置、以及与其他功能IED智能电子设备间的数据信息资源共享，应严格按照通信规约要求进行通信协议设定。另外，电子式互感器在应用过程中，其底板应可靠接地，以免出现安全隐患影响其功能的正常发挥；数据采集器及测控、保护、计量、故障计量等二次设备的机壳应可靠接地；每根信号线的两端均需有明确的用途、相别及连接方向标识，同时在使用过程中不宜出现强行拉伸和弯曲等问题，以确保整个变电站综合自动化系统具有较高运行安全可靠性。
4、结束语
结合工程实践，积极探讨并实施常规变电站向智能化、数字化、网络化变电站的转变，使常规电气设备与电子式互感器共同融入到变电站综合自动化系统中，实现数据资源的实时传输共享和远程互操作，有效促进智能变电站综合自动化系统的快速稳健建设发展，具有非常重要的工程实践应用研究意义。