光电式电流互感器二次信号现场模拟方法

光电式电流互感器二次信号现场模拟方法

陈适1王义平2

1.云南电网有限责任公司曲靖供电局.云南省曲靖市655000

2.国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司.湖北省武汉市430074

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，电流互感器在继电保护装置和电能计量装置中有着广泛的应用，许多新建、扩建电力工程从运行方式、投资成本等角度考虑，普遍采用多抽头式多变比电流互感器，它的优点是当一次设备负荷容量发生较大变化时，不必增加投资更换电流互感器，仅通过改动互感器二次接线，就可以改变互感器变比，满足保护装置和计量装置的要求。但多抽头式多变比电流互感器与常规单变比电流互感器接线方式不同，现场应用中往往出现二次接线错误或备用抽头处理不当，造成保护误动或拒动，计量错误等问题。

关键词：光电式电流互感器；二次信号；方法

引言

随着我国电力系统的不断发展，电网的规模和结构越来越复杂，对继电保

护的可靠性提出了更高的要求。电流互感器是继电保护最基本的采集器件，二次故障是电力系统的常见故障。为了提高电网工作安全性、可靠性与经济性，本文简要介绍了电流互感器，通过分析电流互感器二次故障成因，探讨查找与

处理电流互感器二次故障的方法。

1电流互感器类型及选择

1)类型。电流互感器的类型按照安装地点分为户内式与户外式。按照安装方式分为独立式与套管式。按照结构分为多匝式、一次贯穿式、母线式、正立式与倒立式。按照主绝缘介质分为油纸、固体、气体及其它。按照电流变换原理分为电磁式与电子式。按照用途分为测量、计量与保护。按照特性测量用分为一般用途与特殊用途(S)。按保护分为P级、PＲ级、PX级与TP级(具有暂态特性型)。2)电流互感器运行原理。同变压器一样，电流互感器工作原理也是产生自电磁感应原理。组成电流互感器的元器件包括一二次绕组、一二次接线端子、铁芯、绝缘支柱体。铁芯材质是硅钢片，由其叠制形成。电流互感器一次绕组匝数不多，在电力系统中它呈现串联状态，能够保证电流一次运行时顺利通过。二次绕组匝数往往较多，它经由电缆与继电保护、测量装置相连，若不考虑磁损耗，一次与二次安匝数相同，电流互感器正常运行的情况下，二次回路应当呈现闭合状态。

2现有光电式电流互感器信号现场模拟方法

现有的光电式电流互感器信号现场模拟方法有一次大电流模拟方法和光信号模拟方法两种。一次大电流模拟方法，即在所测量的一次设备或线路上施加大电流模拟量的方法，可测试全部光电式电流互感器测量通道（包括光电流传感器、光数字转换器）准确性，但测试过程需要拆接一次线路、使用能输出大电流的功率源，工作量大、准备时间长，受场地、人员安全等多种因素制约。更重要的是，受加量设备容量的限制，采用次大电流模拟方法一般最大只能模拟额定电流大小的测试量，不能完全满足直流控制保护系统现一场校验的需要（最大测试量为５倍额定电流）光信号模拟方法，即光数字转换器前端施加光信号量的方法，与一次大电流模拟方法相比，具备加量灵活、安全风险低等众多优势。由于目前的光电式电流互感器光电转换多采用私有协议，且技术保密，无法有效解析，光信号模拟方法只能针对个别己开放光电转换的光电式电流互感器，其余大部分未开放光电转换的光电式电流互感器均无法实施。由于现有现场信号模拟方法制约因素较多、实施难度较大，目前除设备异常、故障调查测试，已投运的光电式电流互感器一般不开展现场信号模拟测试。

3信号干扰与衰减的控制措施

3.1电磁干扰解决措施

针对电磁干扰问题的一般做法是将强弱电分区隔开，为互感器加装屏蔽隔离、屏蔽层有效接地等。具体来说，为了减少断路器的开断及外界干扰电磁场对互感器性能的影响，设计互感器传感部分放入金属屏蔽盒内，并在屏蔽盒截面和内腔设计主气隙和辅助气隙避免环流和磁旁路对互感器准确度的影响。线路传输部分采用双层屏蔽绞线来防止信号传输过程中的电磁干扰，在传输电缆外加装内外两层相互绝缘的屏蔽层，对屏蔽层进行双端接地，在屏蔽层和地形成的回路中感应出可以抵消磁场变化的环路电路。从而实现对电子式互感器信号传输的电磁防护。

3.2信号衰减解决措施

首先，通过优化一、二次设备融合的结构来缩短信号传输的距离，模拟小电压信号接收电路的输入阻抗采用高阻阻抗，那么信号传输中的电缆电阻和接触电阻可忽略不计，信号传输中电阻引起的传输误差就减小到可以接收的范围，从而提高信号传输的精度，提高柱上开关动作的准确率。

3.3测量用电流互感器

(电流互感器的测量绕组)的准确级，应与所接测量仪表准确等级相匹配。测量仪表准确等级为0．5级或0．1级时，测量用电流互感器(电流互感器的测量绕组)的准确级选用0．5级;测量仪表准确等级为1．0级、1．5级或2．5级时，测量用电流互感器(电流互感器的测量绕组)的准确级选用1．0级;计量收费仪表测量用电流互感器(电流互感器的测量绕组)的准确级需要选用0．2S级;用于谐波测量的测量用电流互感器(电流互感器的测量绕组)的准确级不宜低于0．5级。

3.4有效处理二次开路故障

在处理二次开路故障前，需要明确出现故障的位置，即那一组电流回路生产的问题，明确后维修人员需求判断将该组电流断开后对于电力系统正常运行是否有所影响，该组电流断开后是否会导致保护误动现象发生。短接电流互感器时应联系运行人员尽可能降低一次电流，提高安全性。若电流互感器二次故障导致其出现冒烟、异响等情况，则应当马上转移负荷、断开电源，再行检测与处理，如果能够使用其它线路供电，则应当转移供电，保证供电的稳定性。若电流互感器需要短接，维修人员应当打火的位置就近处理，在闭合好电流互感器二次故障点所附着的回路后，再进行检查与处理。需要注意在短接时应当选择规格与原设备规格一致的专用短路线或者短路连片，处理工作应当可靠严谨，杜绝使用普通导线。处理工作完成后通过分析短接后的情况判断问题是否解决，若维修时出现火花，则表示问题已经解决，同时也表明故障位置在短接点之下。

结语

电流互感器的正确选择牵涉到测量与计量的准确性，继电保护装置动作的可靠性以及电流互感器的价格。随着不断推进柱上开关一、二次设备的融合，一、二次设备厂家已经开始建立标准的试验方法来对柱上开关的电磁干扰水平进行限制。在目前标准和检测方法尚不完备的情况下,可以通过上述措施逐步克服电子式互感器模拟小电压信号传输面临的电磁干扰和信号衰减问题，提高电子式互感器信号传输的准确度，共同提高柱上开关一、二次融合设备的现场适用性。

参考文献

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