电流互感器文档格式.docx
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但实际应用中，为降低成本，保护并不需要太高的精度，10P已经能满足需要，且在选择时，也没有必要保证在最大短路电流时还保证精度，一般在保护定值附近能保证精度就可以了。
指的是精确度0.2代表额定一次电流额定二次负荷时误差限值为0.2%。
一般来说测量选用0.5计量选用0.2（S）；
S级的意义在于当一次电流很小时普通CT的误差很大，二次基本不输出，这样导致小电流时计量误差大。
所以用电波动大时应选用S互感器用于计量。
S级对额定电流的1%点的误差也有要求。
电流互感器的配置
（1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器等回路中均设有电流互感器。
对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；
对于中性点非直接接地系统，如负荷对称，保护灵敏度满足要求，按两相配置，否则按三相配置。
（2）用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧，以减轻内部故障对发电机的损伤。
为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装于发电机中性点侧。
（3）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。
若有2组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。
电流互感器的接线方式和配置
1
电流互感器的接线方式和配置
1.1
常规电流互感器的概述
电流互感器是变换电流大小的互感器，其二次电流与一次电流实质上成正比，相位差接近于零。
电流互感器按其用途可分为测量用电流互感器和保护用电流互感器，有时一台互感器可以兼作两种用途。
测量用电流互感器的用途是传递电流信号给指示仪表、计算仪表，以测量线路正常工作时的电流和电能。
对于测量用电流互感器的主要要求时:
在规定的负荷下由足够的准确度:
同时为保护测量仪表，其最大二次电流应有一定的限制。
保护用电流互感器的分为稳态保护用与暂态保护用两种。
稳态保护用电流互感器常用于系统的过负荷、发电机的接地保护，以及发电机、变压器的差动保护。
具有良好暂态特性的电流互感器（TP）要求能够在要求的时间内，不失真的将一次故障电流转变为二次电流，为电力系统继电保护装置提供不失真的电流测量。
表2一l测量用电流互感器的误差限值
1.2
电子式电流互感器系统框图
IEC60044一8是国际电工委员会为电子式电流传感器专门制定的一个标准:
。
该标准不但对电子式电流传感器的各个部分包括传感头（基于Rogowski空心线圈的电流互感器）、过程层与间隔层之间的通讯等等都作了详细的规定而且还对电子式电流互感器的测试作了规定。
对电子式电流互感器的一些重要参数给出了严格定义和规定。
由于以前的系统采用电磁式电流互感器，使用模拟接口，为了与原有的系统兼容，IEC60044一8允许电子式电流互感器带有数字式输出接口以外，还应该有模拟输出接口。
（现在IEC60044一8电子式电流互感器通用的结构〔如下图所示）。
电子式电流互感器的应用技术主要考虑到以下两点:
1）
数据同步的问题
数据同步问题是指二次设备需要的采样数据是在同一个时间点上采得的，即采样数据的时间同步，以避免相位和幅值产生误差。
对于电磁式互感器输出的模拟信号就不存在这个问题，而光电式互感器输出的数字信号就必须含有时间信息。
解决同步问题有插值计算和使用GPS两种方法。
插值计算是由二次设备完成的，根据互感器提供的若干个时间点上的采样值，插值计算得到需要的时间点上的电压电流值。
使用GPS则是站内统一的GPS时钟信号，互感器在送出的采样值中打上时标，提供给二次设备。
2）
数据的实时传输问题
通常应用在变电站自动化系统中各层之间有大量的数据需要交换，其中间隔层和过程层需要交换的数据有互感器的电流电压采样实时数据、对设备的控制命令、对设备的监测和诊断数据。
现代变电站内的装置大多是数字装置，电子式电流互感器直接提供数字信号，简化了数字装置的硬件结构;
传送的是数字信号，不受负载的影响，系统误差仅存在于传感头自身，减小了系统误差;
其输出的数字信号可以很方便地进行数据通信。
以上诸多的特点，将会对变电站综合自动化系统产生深刻影响。
1.3
电子式电流互感器的基本结构
图2一4本设计的系统组成结构图
图2一4给出了本文采取的电子式电流互感器的整体结构图。
系统分为高压端和低压端两个部分，高压部分包括传感头、A/D转换电路、电压和温度的监视电路、电源部分，低压部分包括时序控制发生器、数据存取以及与PC机接口电路、模拟量输出部分。
系统中的高压部分和低压部分用既能传输光信号又能起绝缘作用的光纤连接起来。
传感头采用Rogowski线圈，低压控制高压三相同时采样。
具体的线路设计详见第五章
1.3.1
高压侧供电电源方案探讨
高压侧电路的电源问题是电子式电流互感器的技术难点。
供电方式有激光供电、太阳能电池供电、超声波供电等。
这些方式的能量都取自外部，不受电力系统运行状况影响。
激光供能属于低压侧外部电源供电方式，稳定性高，但价格比较高。
其他两种方.式比较难实现，成本高，不符合实际。
就地解决供电的方案有悬浮式电源和用高压电容分压器从高压母线上取能量两种。
利用集中式电容分压器能同时解决供电电源问题和电压采样问题，但在电力系统出现故障，线路电压猛跌时也不能正常供电。
悬浮式电源结构简单、成本低廉，缺点是:
电力系统小负荷时，不能正常供电存在死区，可以考虑备用电源（电池），来弥补供电死区。
综合考虑各种方案，拟采用悬浮式电源和电池结合的方式供电。
悬浮式电源的原理
由电路可得:
当满足
时，其可输出稳定的电压。
因此只要设计可控阻抗
ZC〔.满足上述条件，就可稳压。
为了方便起见，将负载电路的等效阻抗和内阻分别
用导纳YC.、YL表示。
为了减少死区，采用开源节流法:
一方面尽量降低负载的等效导纳，另一方面加大互感能量供给能力。
人为拟合具有双曲函数特性受控阻抗，本文使用折线来逼近分流阻抗曲线，通过阻抗的投切达到人为拟合具有双曲函数特性的受控阻抗。
具体方案的拟定
可以根据具体的元件的选择不同，可以使在几十安到几千安的范围内提供能源。
但是当电力系统小负荷时，线路的电流很小，很难正常供电。
为了供电的可靠性，必须提供备用电源，本论文采用的电池和悬浮式电源配合使用，如图2一7所示，在母线电流很小时，由与备用电池的二极管导通，由电池供电。
悬浮式供电方式Pspiee电路仿真波形如图2一8所示。
Rogowski线圈的输出信号经过变换传送到低压端进行数据处理和模拟显示，这要求把信号不失真地传送到低压端输出还原，同时保证高压部分和低压部分的完全绝缘。
光纤因为其良好的绝缘性、抗电磁干扰性、长久的工作寿命、很低的传输衰减，已经成为各种通信领域的首选传输介质。
整个系统中，低电压端控制板电路产生高压端刀D和电压端的D/A的控制时序。
D/A和A/D控制时序是同步产生的。
连接高压部分和低压部分的通道是两条光纤，一条用来从低压端向高压端传送工作时钟，另一条用来从高压端向低压端传送数据。
把高低压部分电气隔离，实现高低压之间的绝缘。
当要求A、B、C三相同时测量时，低电位端控制器通过6根光纤分别对各相ADC进行控制，控制三相ADC同时采样。
控制板电路除了产生控制时序以外，还具有数字形式的输出接口，为以后数字仪表显示备用;
以及与PC机握手连接电路，实现PC机对数据的读取，并进行处理和分析。
D/A板经过诸如滤波、相位校正等处理后，提供电压形式的模拟输出，为后级模拟输出显示和测量做准备。
1.4
整体方案设计
从理论上讲，全光式电流互感器（MOCT）具有测量范围大、电绝缘性优良、结构简单、灵敏度高等特点。
但是实际的传感器还存在许多问题，它们的光源、光纤及信号的处理技术等要求比较高。
最重要的是，系统所用光纤本身的双折射效应及费尔德常数随着环境因素（如温度、压力、震动等）的变化而变化，影响测量的精度。
这给整个光路的调整、校准及防震等带来了很大的困难。
这些因素是全光纤型电流传感器技术进展中的主要障碍。
而随着电子技术和计算机技术的不断发展，电子式光电电流互感器研究越来越切合实际。
用Rogowski线圈作为传感头，能准确地体现电力线上的电流大小和相位，结合光纤进行信号的传输电子式光电电流互感器，避免了全光式电流互感器（MOCT）由于光纤线性双折射效应产生误差，而且其研制周期更短、开发成本低，便于批量生产与推广。
并且电子式光电电流互感器与光纤光栅、高速AD转换器、虚拟仪器、GPS等技术相结合成了光电电流互感器的一种趋势。
图1一4本设计整体方案示意图
电子式电流互感器调制方案主要有VFC和ADC变换两种。
VFC采用压频变换，将输入模拟量变化成为脉冲频率随输入模拟量幅值大小变化的脉冲量，对脉冲定时计数来实现模数转换。
VFC由于其简易的接口特性、抗干扰性能好而得到较广的应用，但也存在功耗大、采样速率低、温度漂移大等缺点，特别不适于分时对多个模拟量进行转换的场合应用，而ADC芯片性能越来越成熟。
一般的电子式光学电流互感器是在高端采样板单独采用硬件或CPU控制ADC，然后通过光纤将采样结果以异步或同步的方式传送到低端，采样频率和采
样时刻都由高端电路决定，增加高端电路的复杂性和功耗。
为了实现三相电流ADC采样同步，本论文提出由低端控制器通过光纤控制高端ADC采样，实现各相串行ADC同时采样的有源电子式电流互感器方案。
整体方案如图1一4。
目的就是将处于高电位的电流信号不失真地传送到低电位，进行数据记录和信号还原输出。
上述这种方案:
简单实用，对各相ADC进行多个通道扩展，实时了解高端运行状态;
高压端采样板由低端进行控制，实现了各相电流同时采样。
3）
有利于跟踪电网频率，自适应准同步采样，提高测量系统地精度;
4）
易于组成电子式电流/电压组合光学互感器，实现电压和电流同时测量。
第二章
电流互感器和电压互感器
（2007-07-3120:
57:
09）
转载▼
分类：
继电保护
1.电流互感器
5A还是1A?
电流互感器的作用是将一次设备的大电流转换成二次设备使用的小电流，其工作原理相当于一个阻抗很小的变压器。
其一次绕组与一次主电路串联，二次绕组接负荷。
电流互感器的变比一般为X：
5A（X不小于该设备可能出现的最大长期负荷电流），如此即可保证电流互感器二次侧电流不大于5A。
在超高压电厂和变电站中，如果高压配电装置远离控制室，为了增加电流互感器的二次允许负荷，减小连接电缆的导线界面及提高精确等级，多选用二次额定电流为1A的电流互感器。
相应的，微机保护装置也应选用交流电流输入为1A的产品。
根据目前新建110kV变电站的规模及布局，绝大多数都是选用二次侧电流为5A的电流互感器。
10P10、0.5还是0.2S？
在变电站中，电流互感器用于三种回路：
微机保护、测量和计量，而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。
根据准确级的不同可将电流互感器的绕组划分为10P10（保护）、0.5（测量）和0.2S（计量）。
用于测量和计量的绕组着重于精度，用于保护的绕组着重于容量，以避免铁芯饱和影响实际变比。
星形还是三角形？
电流互感器二次绕组的接线常用的有三种，完全星形接线、不完全星形接线和三角形接线，如图2-1所示。
图2-1
完全星形接线：
可以反映单相接地故障、相间短路及三相短路故障。
目前，110kV线路、变压器、10kV电容器等设备配置的电流互感器均采用此接线方式。
不完全星形接线：
反映相间短路及A、C相接地故障。
目前，35kV及10kV架空线路在不考虑“小电流接地选线”功能（以后简称“选线”）的情况下多采用此接线方式，以节省一组电流互感器；
否则，必须配置三组电流互感器，以获得零序电流实现“选线”功能。
电缆出线时，配置了专用的零序电流互感器实现“选线”功能，也按此方式配置。
三角形接线：
以往，这种接线用于采用Y，d11接线的变压器的差动保护，使变压器星形侧二次电流超前一次电流30°
，从而和变压器三角形侧（电流互感器接成完全星形）二次电流相位相同。
目前，主变微机差动保护本身可以实现因主变组别造成的相位角差的校正，主变星形侧和三角形侧电流互感器均采用完全星形接线。
A、C还是A、B、C？
变电站主要设备的电流互感器配置情况如图2-2所示。
图2-2
变压器和电容器属于元件保护，必须在三相都配置电流互感器；
110kV线路属于大电流接地系统，配置有零序电流保护，而且发生单相接地故障时保护应动作跳闸，所以必须在三相都配置电流互感器；
10kV线路属于小电流接地系统，允许单相接地运行一段时间，为节省一组电流互感器往往只在A、C两相配置电流互感器。
同时，这种配置在同一母线上同时发生两条线路单相接地故障时，有2/3的机会只切断一条线路。
1.5
接地还是不接地？
电流互感器的二次侧不允许开路，而且在星形接线中，电流互感器二次侧中性点必须接地，只是在不同情况下的接地点不同。
在常规规模的110kV变电站中，只有主变高、低压侧用于差动保护的电流互感器二次侧是在主变保护屏一点接地，其余均是在电流互感器现场接地。
具体的接地方法将在各章节里详细讲述。
2.电压互感器
2.1
V-V、星形还是开口三角?
电流互感器的作用是将电力系统的一次电压按一定的变比转换为要求的二次电压，其工作原理与变压器基本相同。
电压互感器的一次绕组并联接在主电路上，二次绕组接负荷。
电压互感器的接线方式主要有V-V接线和星形-星形/开口三角两种，如图2-3所示。
图2-3
（点击看大图）
V-V接线方式为不完全三角形接线，其一次绕组不能接地，二次绕组接地。
V-V接线的特点是：
只用两支单相电压互感器就可以获得三个对称的相电压和相对中性点的线电压，但是无法得到相对地的电压。
V-V接线以前较广泛地应用于各种电测仪表，目前新建110kV变电站已经不再使用这种接线方式。
星形-星形/开口接线是目前广泛采用的接线方式，其一次绕组和二次绕组均接地。
在这种接线方式中，从星形二次绕组可以获得相对地的电压、线电压和相对中性点电压。
根据相关规程要求，计量电压必须单独使用一组二次绕组。
所以，在电压互感器二次侧，一般每相配置三个线圈，两个分别用于两组星形接线，一个用于开口三角接线。
在以后各章节中，论及电压互感器时，均指此种接线方式。
2.2
开关场还是主控室？
图2-3中所示的接地方式仅仅是一种示意，实际上，电压互感器一次绕组和二次绕组的接地点是分开的。
实际接线的原理图如图2-4所示，黄色部分为用于继电保护和测量的星形绕组，绿色部分为用于监测零序电压的开口三角绕组，红色部分为用于计量的星形绕组。
图2-4
在图2-4中，我们可以看出，电压互感器的一次绕组在开关场接地，二次绕组在控制室一点接地（一般是在电压切换装置上汇集成一点，然后接地）。
保护电压和计量电压的相线在进入电压切换装置之前，还必须经过开关电器（空气开关或熔断器），而地线则不经过开关电器。
2.3
重动还是并列?
重动：
电压互感器的二次电压在进入微机保护装置之前必须经过重动装置。
所谓重动，就是使用一定的控制电路使电压互感器二次绕组的电压状态（有/无）和电压互感器的运行状态（投入/退出）保持对应关系，避免在电压互感器退出运行时，二次绕组向一次绕组反馈电压，造成人身或设备事故。
并列：
在变电站一次主接线为桥形接线、单母分段等含有分段断路器的接线方式下，两段母线的电压互感器二次电压还应经过并列装置，以使微机保护装置在本段母线电压互感器退出运行而分段断路器投入的情况下，从另一段母线的电压互感器二次绕组获得电压。
目前，大多数厂家都将重动和并列两种功能整合为一台装置。
以图2-5-1所示主接线及许继公司ZYQ-824电压并列装置为例，电压互感器二次电压重动/并列原理接线如图2-5-2、图2-5-3所示。
图2-5-1
图2-5-2
图2-5-3
图2-5-1所示的主接线中，两段母线各配置一组电压互感器，其与母线之间的开关电器分别为隔离开关G1、G2。
DL为分段断路器，1FG、2FG为分段隔离开关。
在图2-5-1中，这些符号代表的是高压配电装置，在图2-5-2中，他们代表的是各自的辅助接点。
图2-5-2所示的是ZYQ-824的起动回路原理图。
图中，7D37接正电源，7D48接负电源，各辅助节点的状态（开/闭）决定了回路的状态（通/断），实质上起到了开关电器的作用。
从图中可以看出，Ⅰ母电压重动的条件是G1常开接点闭合，即Ⅰ母电压互感器处于运行状态；
复归条件是G1常闭接点闭合，即Ⅰ母电压互感器退出运行。
Ⅱ母电压重动回路与Ⅰ母类似。
Ⅰ母与Ⅱ母电压的并列回路是由分段开关DL、1FG和2FG的状态决定的，回路动作原理与重动回路也是相似的，不同的是，在回路中增加了切换开关7QK。
7QK的1-2接点导通表示“允许操作”，即1-2接点导通后，由分段开关状态变化造成的并列回路的自动起动或复归都是允许的，1-2接点断开后，此部分功能被闭锁；
7QK的3-4接点导通表示“复归并列“，即不论分段开关的状态如何，手动强制取消电压并列。
图2-5-3所示的是ZYQ-824的重动/并列回路。
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