电子式电流互感器及其与变电站自动化系统接口的研究

摘要

电流互感器是电力系统中测量电量、电能计量和继电保护的重要设备，其精度及可靠性与电力系统的安全、可靠和经济运行密切相关。随着国民经济的发展，新的供电电压等级不断提高，系统的测量和保护精度要求不断提高，传统电磁式电流互感器暴露出不可克服的缺点，有源光纤电流互感器是集电子技术和光学技术为一体的新型电流互感器，它是电子式电流互感器的一种，其高精度、高可靠性、宽频带等特点已经让它逐渐成为电力行业电磁式电流互感器的替代品。 本文针对目前电力工业对电子式电流互感器的要求，设计出了能可靠工作并且满足国家标准规定的有源光纤电流互感器。本文采用Rogowski线圈作为互感器高压电力线上的传感头，将Rogowski线圈的输出数字化后，通过光纤传送到低压端，然后根据需要可以分别实现测量电流的数字输出和模拟输出。整个系统采用CPLD芯片实现工作电路的时序控制和同步协调，利用光纤实现高压部分和低压部分的完全电气隔离和信号传输。利用DSP芯片的强大功能实现信号的数字积分和数字滤波等功能。 IEC 61850是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系，它使用了面向对象建模技术并具有面向未来的开放的体系结构，它的目标是实现不同厂商生产设备的互操作性。本文讨论了电子式电流互感器是如何基于IEC 61850-9-1实现和间隔层智能电子设备之间的接口和通信的。对于间隔层保护设备的正确动作和测量精度来说，合并单元的同步异常重要。本文设计了一种遵循IEC 61850标准的合并单元实现同步的新方法。 新型电子式电流互感器的应用对变电站自动化系统的构成模式必将产生深远影响。