本文由武漢市華英電力科技有限公司探討了復合式電壓/電流傳感器的實(shí)用化過(guò)程中出現的高壓端電子電路供能問(wèn)題、電磁兼容設計和電子式互感器的保護措施，并提出阻容分壓型電子式互感器的設計構想。

　　1、傳感器的高壓端電子電路供能問(wèn)題的研究

　　對電子式互感器的輸出信號在高壓側實(shí)現就地數字化，目的為了使被測量在信息傳輸過(guò)程中，不會(huì )產(chǎn)生新的誤差，不受負荷影響。因此，對高壓端信號處理部分的電子電路的供能是保證傳感器可靠、穩定工作的關(guān)鍵因素，也是各種混合式電子互感器都普遍存在的技術(shù)難題。而且高壓側電源必須是懸浮式的，才能保證實(shí)現高低壓側電信號的完全隔離。根據目前國內外許多單位都在對混合式光電互感器高電位側的電源供電問(wèn)題進(jìn)行研究情況，可行的技術(shù)方案由以下幾種：

　　(l)線(xiàn)圈從母線(xiàn)采電的供能方式。該供電方式是利用電磁感應原理，通過(guò)普通鐵磁式互感器從高壓母線(xiàn)上感應得到交流電電能，再經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩壓后為高壓側電路供電。

　　(2)高壓電容分壓器的供電方式。在高壓母線(xiàn)與地之間連接高壓電容分壓器，從高壓母線(xiàn)上直接取得能量，經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩壓后，向高壓側電路供電。

　　(3)蓄電池供能方式。這是一種采用蓄電池對高電位側的電子線(xiàn)路進(jìn)行供電的方式。

　　2、電子式電壓互感器的電磁兼容設計

　　電子式互感器一般安裝于戶(hù)外線(xiàn)路上，其工作環(huán)境惡劣，電子線(xiàn)路會(huì )受到來(lái)自外部環(huán)境的和電子式互感器自身的各種電磁干擾的影響，這些沖擊電壓或靜電放電的干擾都會(huì )危害電子式互感器的設備安全，因此提高電子式互感器電磁兼容(EMC)能力，是保證其在電力系統現場(chǎng)能安全可靠的運行的重要步驟。對電子式互感器的抗干擾能力的設計，目前只能從已有的經(jīng)驗出發(fā)，盡量減少電磁干擾所造成的不利影響，降低對電力系統的安全運行的危害。

　　由于傳感元件的電子線(xiàn)路處于高壓端，電磁環(huán)境復雜，外界的電磁干擾信號比較強，干擾源較多，因此在所采用的抗干擾設計中，目前最常用的手段就是利用屏蔽技術(shù)來(lái)阻擋或減少電磁輻射干擾能量傳輸。屏蔽是采用導電或導磁體的封閉面(例如鐵或鋁材料的金屬盒)將其內外兩側的空間進(jìn)行電磁性隔離，將從一側空間向另一側空間傳輸的電磁能量抑制到了極小量，從而達到減弱外部干擾信號的效果。接地是提高電子設備電磁兼容能力的另一種重要方法。在電子式互感器的設計中采用浮地技術(shù)，將信號處理的抗干擾接線(xiàn)接在一個(gè)公共屏蔽層，盡量減少電源線(xiàn)同機殼之間的分布電容，可以使得在電磁干擾作用時(shí)，工作電源同機殼的電位同步浮動(dòng)，大大降低了干擾造成的流過(guò)電源的浪涌電流，從而增加了抗共模干擾的能力。若利用雙屏蔽電纜進(jìn)行信號傳輸，可以采用在電纜兩側各用一層屏蔽電纜接地;外層屏蔽兩側接地，內層屏蔽一側接地;外層屏蔽一側接地，另一側通過(guò)一個(gè)電容接地，內層屏蔽一側接地等3種方法解決變電站電纜的EMC要求。對于工作電源的干擾的抑制，主要是采用電源濾波器的方法實(shí)現。同時(shí)對電源部分進(jìn)行屏蔽以消除其輻射干擾;另外，數字電源與模擬電源的分開(kāi)對于信號處理電路的工作亦大有裨益。

　　3、電子式互感器的保護措施

　　在日趨龐大而復雜的電力系統中，直擊雷和感應雷的沖擊、電力系統運行方式變化、開(kāi)關(guān)頻繁操作、負荷突變以及系統短路故障等現象發(fā)生頻繁，使得電力系統中互感器及二次電能計量系統出現過(guò)電壓的幾率大大提高。由于電子式互感器中會(huì )采用電壓敏感性微電子芯片、半導體元件等，在沖擊電壓作用下，受破壞的機率急劇增加。作為電力系統不可缺少的一個(gè)重要組成部分，電能計量系統會(huì )因過(guò)電壓的侵害會(huì )導致無(wú)法工作，因此必須采用二次計量系統過(guò)電壓保護裝置來(lái)防止因為電能表的損耗而導致的PT二次斷路器開(kāi)斷，避免計量系統的癱瘓所帶來(lái)巨大損失。

　　作用在PT二次計量系統的過(guò)電壓有感應雷過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、系統短路故障過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓和禍合過(guò)電壓。其中以感應雷過(guò)電壓和操作過(guò)電壓在PT二次系統產(chǎn)生的過(guò)電壓危害最大。此類(lèi)過(guò)電壓幅值高、沖擊時(shí)間短，極易損壞PT二次系統計量設備。過(guò)電壓保護器可分為開(kāi)關(guān)型和限壓型。

　　開(kāi)關(guān)型保護器的主要元件為放電管限壓型保護器的主要元件為瞬態(tài)抑制(TVS)二極管以及氧化鋅壓敏電阻(MOV)。氣體放電管的特點(diǎn)是泄流大，平時(shí)工作處于斷開(kāi)狀態(tài)，無(wú)漏電流，但是其放電反應慢，放電時(shí)間長(cháng)。TVS二極管反應最快，可達10.125，但是承受浪涌能力弱，關(guān)斷時(shí)間長(cháng)。MOV殘壓低，無(wú)續流，動(dòng)作時(shí)延小，陡波響應特定好，流通容量大，吸收過(guò)電壓的能力強，可作為保護器限壓主元件。根據電能計量系統準確性、穩定性、連續性和安全可靠的運行的工作特點(diǎn)，采用合理且經(jīng)濟的保護設備。

　　4、阻容分壓型電子式電壓互感器系統設計

　　從上面可知，阻容分壓型傳感元件是應用于高壓及超高壓電力網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電壓測量的優(yōu)良方案，同時(shí)作為新型電子式互感器的一種，必須考慮其對信號的有效傳輸。

　　如果二次側的測量?jì)x表采用模擬接口，在傳感元件后聯(lián)接小功率PT實(shí)現電氣隔離，然后在PT的二次側增加積分環(huán)節以及模數轉換環(huán)節等。采用這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是高壓側阻容分壓互感器作為無(wú)源元件傳變電壓，簡(jiǎn)化了傳感頭部分的電路，信號處理電路在低壓側，便于實(shí)現。缺點(diǎn)是前端作為模擬信號輸出，信號傳輸電路采用銅導線(xiàn)，強電磁環(huán)境中抗干擾性能差。

　　電網(wǎng)自動(dòng)化的迅速開(kāi)展使得數字化一次設備的開(kāi)發(fā)應用越來(lái)越受重視。因此對考慮阻容分壓型互感器的數字化接口時(shí)，應當在高壓側進(jìn)行信號處理后，再由光纜向合并單元進(jìn)行信號傳輸。高壓側的信號處理包括濾波、積分、A/D轉換等部分在現有條件下宜采用模擬積分器來(lái)實(shí)現對微分信號的還原。直接A/D轉換相較于VFC的轉換方式，技術(shù)比較成熟和完善，轉換精度不受系統諧波分量變化及頻率波動(dòng)的影響，采樣方法相對可靠，是一種適合于測量和保護控制通用目的的信號處理方案。