对于互感山会变电站电子式互感器及合并单元系统设计

论文导读：
【摘 要】 介绍了山会变电站电子式互感器及合并单元系统的数字化设计思想与应用，重点介绍了电子式互感器、合并单元系统的选择、原理以及对如何满足数字化运行提出配置方案。
【关键词】 电子式互感器 合并单元系统 配置方案
1 引言
基于电子式互感器及合并单元系统而设计开发的数字化变电站是近年来国内电力系统的研究热点，多个供电企业纷纷计划开展数字化变电站的试点建设工作。2009年12月，公司技改110kV数字化变电站——山会变电站通过了竣工质量监督检查。该变电站设计采用了当今数字化变电站技术中多项前沿技术 （如电子式互感器、合并单元系统、IEC61850标准等），对数字化变电站数据采集模式的新技术进行了实践。
2 设计思想
要实现变电站数字化运行，电子式互感器就必须在过程层中可实现交流高电压大电流的传变，并以数字信号形式通过光纤提供给保护、测量等相应装置；其合并单元还应具有模拟量输入接口，可以把来自其它模拟式互感器的信号量转换成数字信号，以光纤以太网或光纤串源于：论文格式怎么写www.7ctime.com
行接口输出数据，可简化保护、计量等功能装置的接线。这就要求电子式互感器通过私有通信协议与合并器进行通信，合并器输出按照IEC 61850-9标准与数字式主变压器保护测控装置和数字式电能表进行点对点的通信，为实现数字化变电站提供基础数据。这些都是传统互感器无法比拟的技术手段，原理图见图1所示。
于是电子式互感器设计利用电磁感应原理的Rogowski线圈以及新型电容分压器实现的混合式交流电流电压互感器。传感头部件与电力设备的高压部分等电位，传变后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号。并设计采集器与合并器通过两根光纤进行采样同步和数据传递。采集器提供四路模拟量输入，分别是电压、测量电流、保护电流和环境温度，经低通滤波进入模数转换电路。模数转换器件选用高精度的16位AD转换器。控制器采用具有强大数据处理能力、低功耗的单片机。
3 电子式互感器的选择
山会变电站采用国电南自的PSET6000系列电子式互感器。该互感器对交直流高压、超高压以及对精度、暂态特性要求高的场合尤其适合。相比传统电磁式互感器具有绝缘简单、动态范围宽、抗饱和性能强、占地面积小、实时数据输出等优点。山会变电站中不同场合的电子式互感器选型见表1。

3.1 总体结构设计

总体结构由位于室外的传感头部件、信号柱、光缆以及位于控制室的合并单元（MU）组成，见图4。

3.2 传感头部件及信号柱结构图（见图5）

图5中传感头部件由电流传感器，Rogowski线圈（无铁心）、新型电容分压器，采集器单元（PSSU），取能线圈，隔热罩，铝铸件等构成。信号柱由环氧筒构成支撑件，筒内填充绝缘脂，以增强绝缘并保护光缆。电流互感器Rogowski线圈测量电流。
4 合并单元的选择
山会变电站采用国电南自的合并单元PU602，6U.10机箱，提供最多6路激光电源模件。其按间隔配置，主要用于接收采集器的数字信号以及来自电磁式互感器的模拟信号，对这些信号合并、处理后以光信号方式对外提供数据。山会变电站中不同场合的合并单元选型见表2。

4.1 合并单元原理说明

合并单元的原理框图见图8，侧重于功能说明，不在赘述激光回路部分。
主处理器用于读取FPGA提供的采集器数据，按照合并单元的配置信息组织处理数据。主处理器向外提供多路符合IEEE802.3规定的100BASE-FX接口。辅助处理器为FPGA，用于控制A/D转换、接收多路采集器模件的数据、接收同步信号、接收和发送FT3报文，通过内部的双口RAM和主处理器交换数据。A/D采样部分，采样交流变换模件可以输出的12路模拟信号。与采集器输入信号归并后一起发出。数据处理模拟提供装置告警信号到电源模件中，和电源告警共用一组输出继电器接点。

4.2 同步信号输入

合并器除接收并处理来自多个采集器的数字信号外，还提供同步信号输入通道，可以接收变电站同步信号以及同步连接的各采集器。如果变电站同步信号丢失，合并单元将采用插值法通过报文中的标志位告知二次设备进行同步，也可以手动设定一台合并器工作于同步信号输出，其余合并单元接收。同步信号依据IEC60044-8标准规定的同步论文导读：
信号特性，采用光纤接口，图9显示了光信号的形状。
5 电子式互感器与合并单元系统的配置方案

5.1 电子式互感器配置方案

电子式互感感器配置按间隔配置。（见附图一：山会变电站主接线图）
110kV进线间隔：按A、B、C相配置ECT电子式电流互感器3台：5TPE/0.2S（1保护、1测量低功率线圈、测量和计量合用）。110kV 线路配置1台有源电子式电压互感器（/0.2）。主变110kV进线间隔：按差动和后备分开布置线圈，A、B、C相配置ECT电子式电流互感器3台：5TPE/5TPE/0.2S（2保护、1测量低功率线圈、测量和计量合用）。主变低压侧间隔：按主后分开布置线圈A、B、C相配置模拟小信号输出的电子式电流互感器3台：5TPE/5TPE/0.2S（2保护、1测量低功率线圈、测量和计量合用）。
主变110kV侧间隙和零序配置ECT有源电子式电流互感器2台：5TPE。10kV各间隔（除主变外）：按A、B、C相配置3台模拟小信号输出的电子式电流互感器，每台电流互感器1个罗氏线圈（5TPE，保护用）+1个低功率线圈（0.2S测量、计量合用）。110kV母线电压互感器，每段母线均配置3台三相独立电子式电压互感器，带1组三相二次线圈（/0.2保护、测量、计量合用）。10kV母线电压互感器，每段母线均配置3台三相小模拟信号输出的电子式电压互感器，带1组三相二次线圈（/0.2保护、测量、计量合用）。源于：论文网站大全www.7ctime.com