李静

[摘 要]随着我国经济的发展，用电规模也在不断扩大，从而电力设备的小型化、可靠化以及智能化提出了更高的要求，在该种背景下，传统的常规互感器由于复杂的结构、庞大的体积、高昂的造价以及存在的铁磁谐振等缺点，使得其明显已经不能适应当前的电力系统发展需要。基于此，本文主要对当前发展迅速的数字化变电站中计量装置的重要组成部分电子式互感器以及光电式电能表进行了详细的分析，希望能够促进我国数字化变电站建设水平的不断提升。

[关键词]数字化；变电站；电能；计量装置；应用

中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0167-01

1、引言

近些年以来，我国经济在稳步发展，也带来了电力生产以及电力传输系统容量的不断增大，电网运行电压的等级也越来越高，在这种背景下使得建设数字化变电站建设成为未来变电站自动化技术的主要发展趋势。在数字化变电站的电能计量装置应用中，互感器与电能表是两个重要的组成部分，其中对于互感器来说，传统的电磁式互感器明显已经难以满足电力系统的发展需求，而且缺点明显。本文中讨论的数字化变电站中应用的电能计量装置主要采用电子式互感器与光电式电能表来实现数字化变电站的电能计量工作，效果明显，值得推广使用。

2、电能计量装置的构成

一般情况下，互感器与电能表是计量装置中的重要组成部分，而本文中所分析的数字化变电站中的计量装置则主要是由光电式电能表与电子式互感器所组成。电子式互感器是具有模拟量电压或数字量输出，供频率 15～ 100 H z 的电气测量仪器 和继电保护装置使用的电流电压互感器。而光电式电能表主要是指在接收到数字化电流电压信号候，通过运算和处理，以实现计量功能的电能表。

其相关的介绍如下文所示：

3 电子式互感器

3.1电子式互感器组成

当前光电互感器以及其他类型的互感器发展迅速，而国际电工委员会（IEC）也制定了相应的电子式电压互感器标准IEC60044-7以及电子式电流互感器标注IEC60044-8.按照这个标准，我们可以将所有的光电转换器以及其他使用电子设备的互感器归纳为电子式互感器的范畴之内。

以电子式电流互感器为例，其相应的功能示意图如下所示：

3.2电子式互感器的原理

串行感应分压器、采集器以及罗氏线圈是电子式传感器的头部部件，电流互感器传感头部件采用 Rogowski罗氏线圈和小功率铁心线圈进行计量或测量，而电压互感器的传感头部件包括电容或电阻分压器。传感头部件与电力设备的高压部分等电位，传感器变换后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号。而一般情况下，由激光为采集器提供电源，采集器与合并器的数字信号传输及激光电源的能量传输全部由光纤来进行。

3.3电子式互感器的应用优势

和传统的电磁式互感器相比，将电子式互感器运用在数字化变电站的电能计量中具有一系列明显的优势，具体表现在，一是不含铁芯，有效消除了铁磁谐振、磁饱和等相关问题，同时还具有较强的抗干扰能力，低压边无开路高压的危险；二是绝缘性能良好，不需要投入太高的成本造价，这是因为在电子式互感器的地电位侧与高压侧之间的信号传输通常采用绝缘材料制造的石英光纤，成本更低；三是电子式互感器的动态范围较大，而且测量精度较高。这是因为当电网在正常运行时，流过电子式互感器的电流并不是很大，但是短路电流却是很大，而且随着电网容量的不断加大，当发生短路故障时的电流将越来越大。在这种情况下，由于电磁感应式电流互 感 器 因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，额定电流可测到几安培至几千安培，短时大电流可达几万安培。最后，电子式互感器还具有体积小、质量轻等明显的优势。

4 光电式电能表

当电子式互感器输出数字信号之后，便通过光纤以太网将信号传送给光电式电能表，而当电能表接收到数字电流或者电压信号后，便开始通过CPU系统进行数据的运算和计算处理，并同时将处理的各类数据实时存储到铁电存储器之中，然后通过液晶显示接口进行动态的显示，最后通过相应的串口（一般为RS485串口）传输到后台系统并接收后台发送的指令。根据有功 电度和无 功电度产生的脉冲输出用于电能表校验或电量的采集，信号指示灯用于监测电能表的工作状态是否正常，按键用于逐项翻看表内所有信息数据。光电式电能表的实时运算处理系统图如下表所示：

目前应用在数字化变电站中电能计量装置中的光电式电能表主要具有分时计量、月统计电量、最大需量、实时测量、监控、负荷曲线记录、通信接口以及脉冲输出等功能，明显可以看出，其完全具备了电子式多功能电能表的功能。分时计量功能能够按照尖、峰、平、谷种费率时段进行总有功、无功电量及A 、B 、C 三相元件正、 反向有功，四象限无功及感、容性无功电能的计量。月统计电量功能能够对近十二个月的总电能及四种费率进行存储，存储的电能主要包括当前月总电能及四种费率分时的电能。最大需量功能可对总正、 反向有功电度和四个象限无功电度的最大需量，同时还能够对最大需量的出现时间进行计算。实时测量功能能够对总及 A、B、C三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、及电网频率，同时还可以对功率的方向进行显示。而监控功能可分别 累计各相失压、失流、断相时间和该段时间内电表所计有功电量，并保存失压、失流、断相记录。

5、结束语

总之，正是由于电子式互感器以及光电电能表所具有的一系列优势，使得其在数字化变电站的计量装置中获得了很好的应用，其不仅测量精度更高，体积更小，而且具有更高的稳定性以及抗干扰能力。笔者相信，随着未来我国光电技术的进一步发展和成熟，数字化变电站的电能计量装置将会在电力系统中发挥出更大的作用。

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