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电子式互感器合并单元的研究

作者 :武宏波更新时间:2021-10-21

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(国网河南省电力公司电力科学研究院  河南 郑州 450000) 

摘要:随着社会经济科技的不断发展与进步,人们生活水平越来越高,对于电网的用电需求以及用电质量来讲的要求也逐渐增加。现如今,为了满足人们的用 电需求以及经济发展的需要,电力系统的容量以及电压等级在不断的升高,传统的电磁式互感器已经不能够满足时代的需要,难以满足电网向自动化,数字化发展 的需要。所以,对于电子式互感器合并单元的研究成了相关行业关注的热点,对于其的研究内容,注重于其的保护以及测控设备的接口问题。 

关键词:电子式互感器,合并单元,现场可编程门阵列,研究 

一、电子式互感器与传统的电磁式互感器的区别 

      在我国电网中,有很长的一段时间内对于互感器的使用,都是以 传统的电磁式互感器为主,选择其的原因就是在于其比较简单,可靠 性较高,输出的容量比较大,并且其的综合性能比较稳定,适合长时 间的运行。但是随着电力系统的不断升级,电压容量不断升高,传统 的电磁式互感器不能够满足现实的需要,在使用的过程中暴露出一系 列的问题:首先就是其的绝缘结构是比较复杂的,随着电压等级的升 高,关于绝缘结构的建设的成本也随之升高;并且其的动态的测量范 围比较小;绝缘材料大都是使用绝缘油,当电压过高时容易出现问题; 对于电压互感器来讲,使用过程中容易引起过电压;对于电流互感器 来讲,使用过程存在着磁饱和的问题,这种问题在大容量的系统中更 容易产生。 相比于传统的电磁式互感器来讲,电子式互感器具有以下的几种 突出的优点: 

1:对于电子式互感器来件,其的绝缘结构是十分简单的,整体 的体积小,重量轻,对于其的安装与运输是十分方便的。 

2:在于高压电回路的隔离方式上,采用的是利用光纤或者是其 他的加强绝缘多方式来实现高电压回路与二次低压回路在电气上的 完全隔离,将网络之间相互影响的因素隔绝掉,不仅仅保护的设备的 安全,还能够保证相关工作人员的安全。 

3:整体的带负载能力比较强,可以接入任意阻值的,任意形式 的阻抗,并且能够将其按照相关想需求独立的输出。 

4:能够很好是适应比较宽的电流,电压的变化范围,整个的能 够测量的频带是十分广的。 

5:电子式互感器的使用,由于能够根据输出的需求输出模拟量 或者是数字量,可以直接应用于微机保护以及电子式计量设备。能够 满足时代发展的需要。 

二、合并单元的含义 

      合并单元,简称 MU,其的定义是实际是根据数字化输出的电子 式互感器来得的,合并单元是一个能够连接电子式互感器二次转换器 与变电站二次设备对设备。对于一个合并单元来讲,多能够连接 12 个二次转化器数据通道,对于每一个数据通道来讲,主要 承载的 是互感器的采样测量值。 在多相或组合单元时,多个数据通道可以 通过实体接口从二次转换器传输到合并单元。 合并单元的主要功能就是实时收集三相电流电压输出的有关的 数字信息,并且将数据按照一定的规定输出给二次保护设备。 合并单元与二次保护控制设备之间的接口是串行多路点对点连 接,它可以将 7个以上的电流互感器或者是 5个以上电压互感器合并 为一个单元组,并且能够将输出的数据放入统一个的数字帧中。下图 是合并单元的数字接口框图。 

 
三、合并单元的设计 

      合并单元设计的时候首先需要考虑的是合并单元的应该具有的 功能,主要的功能包括以下几个方面: 1:其一就是数据采集处理的功能,合并单元能够实时采集从高 压侧数据系统传送的采样数据,并且能够对其进行相应的处理。 2:能够接收站同步时钟输入信号 3:接收数据以后,主要是可以同有关的网络将收集到的数据提 供给二次设备。 在进行现场可编程门阵列技术的数据还原模块设计的视乎,其完 成的功能是需要将合并单元同时接受 12 道输入数据,并且进行有效 的校验,然后再将数据发送给处理模块。将其发给数据处理模块之后, 其的功能要求是将收到的每路每周周波 200 个点的数据经过一系列 的加工运算合并为数值为 80 个点的数据,同时将正确排序后的数据 发送到 CPU 进行相应的处理。数据的输出模块主要是将各种采集下 来的数据进行组帧并且将其发送给保护测控设备。 

四、合并单元的技术难点 

       电子式互感器合并单元的研制是一项十分有意义的工作,但是其 的设计,制造的过程中都有着很多的难关需要进行克服。在进行合并 单元的设计过程中,需要注意以下的几个问题。 

1、数据的同步问题 数据的同步问题,主要是指二次设备需要的采样数据是在同一个 时间点来进行,换句话来讲就是在进行数据的采集时要同步,数据同 步的问题主要是为了避免相位以及幅值上形成误差。电力系统中,数 据采集时间的同步问题是十分重要的,在很多方面都得到应用,比如 来讲用于继电保护,故障测距,故障分析等。 比如来讲,对于计量 上的问题,在一般的时间精度控制过程中,误差时间控制在 1微秒之 内,对于一般的传输线路的保护,误差时间控制在 4微秒以内。 在进行数据的同步问题的解决过程中,一般都采用两种解决办 法,其一就是插值计算法,其二是使用公共时钟脉冲同步的方法。对 于插值计算法来讲,主要是在二次设备上来进行的,对于使用公共时 钟脉冲同步的方法来讲,主要是将互感器中接收模块接收全站公用的 精确秒时钟脉冲,使自身的内部时钟与公共时钟保持同步。  

2、数据的实时传输的问题 通讯变电站自动化系统各层之间有大量的数据需要进行交换,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对数 据,对设备的龙之命令对设备的检测和诊断数据。这两层之间的数据 通信特点就是通信频繁,每次传到昂的报文比较短,但是其的通行量 是十分巨大的,并且对于其的实时性的控制是十分严格的。对于现在 电网中的变电站中,大多是使用的是数字装置,电子式互感器直接提 供数字装置,简化了数字装置的硬件结构;传动的数据信号不受到负 载的影响,减少了整个的系统误差。 

五、小结:

      现如今,随着时代的不断发展与进步,电网中其的容量以及电压的等级正在不断的升级,对于电子式互感器合并单元的研究 成了以后电网发展必不可少的一部分,本文主要对电子式互感合并单 元进行简单的介绍,希望读者对其有简单的了解。 

参考文献:

[1]高翔.数字化变电站应用展望[J].华东电力,2006,8:47-53.  

[2]徐大可,赵建宁,等.电子式互感器在数字化变电站中的应用 [J].高电压技术,2007,1:78-82. 

[3]朱火峰.智能变电站中基于电子式互感器的输电线路行波故障 测距技术[D].济南:山东大学,2010. 

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