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摘要:
隨著我國網絡通信技術和數字信息技術的不斷發展，電子互感器在數字化變電站中的應用也日益廣泛。不僅具有良好的絕緣性，而且便于攜帶，有著非常顯著的優勢。本文首先對電子式互感器進行了介紹，然后對數字通信技術和數字同步技術在電子式互感器中的應用進行了分析和探討。
關鍵詞:
在數字化變電站運行過程中，電子式互感器在電力測量和電力保護方面發揮著非常重要的作用。在實際應用過程中，數字同步技術和數字通信技術是非常重要的部分，直接影響著電子式互感器的性能。通過應用數字同步技術和數字通信技術，可以將已有的信息成果轉化成準確性、可靠性更高的生產力投入電力系統中，可以顯著降低電力系統運營成本，促進電力行業的持續化發展。
1電子式互感器介紹
1.1電子互感器的基本概念
在進行電子式互感器結構設計時，需要借助采集器來完成高精度采集模擬電信號的工作，這樣才能確保電信號進行正常的傳遞，完成工作。在電子式互感器中，最為重要的內容是外部接口數字化和傳感原理新型化。在光源無源電子傳感器中，使用光學器件來進行信號的傳輸和采集，這樣才能提高信號的傳遞功能。除此之外，還存在一種非光學有源電子式互感器，借助高壓測電子回路來對高精度的電子信號進行采集，使用羅氏線圈等方式來對數據進行應用，并且傳輸信號給低壓電位[1]。
1.2電子互感器的主要特點
隨著社會的不斷發展，科學技術也在快速的發展過程中。在電力系統中，數字化和智能化也在快速的普及，電子式互感器能夠充分的滿足實際的需求，并且其具備較高的精確度，設備在不同的運行狀態下都可以進行很好的測量。與此同時,電子式互感器具有良好的絕緣性，操作起來也十分安全，并不會存在短路或者開路的現象。在電子式互感器中，不存在鐵芯，所以不會出現鐵磁諧振的現象，并且便于攜帶、輕便。
1.3電子互感器的配置原則
處于110千伏以上的電壓環境中，需要對資金的投入量和技術問題進行全面的考慮，可以使用常規互感器和電子式互感器來進行配置；處于66千伏以下的電壓環境中，以配置敞開配電裝置為基礎，再使用常規傳感器和電子式傳感器。
2電子式互感器的整體框架
如下圖1所示為電子式互感器的整體框架圖。其中，高壓測信號采集器的功能是對電信號進行模擬，并且在高精準度下對信號進行采集和上傳[2]。因此，將電子式互感器的采用機制下移至MU，省去了信號采集器向脈沖傳遞的操作，大大簡化的信號傳遞系統。多個路線在信號采集結束之后，在MU處進行匯合打包，使用通信協議棧向以太網來進行采樣測量值數據包的發送，這一操作過程也直接決定了MU的特點即功能：多任務性和時效性。但是，從另一方面進行分析，由于IEC61850標準的具備更強的靈活性和互操作性等特點，使得MU的時效性大大減弱，并且使得通信協議棧更加的復雜化。為了有效的解決上述問題，降低任務實現的難度，制定出最新的標準即，IEC61850-9-2LE。制定的該項新標準在數據采用控制方面進行了調整，選擇特地通信服務反映到以太網的鏈路層，僅僅對協議集的測量值發送服務進行保留，從而大大降低了互操作性，對電子式互感器進行了簡化。由于需要對采用測量值進行保護，則在PHY將原有的保護通道擴展為8個，采用點對點的方式來對其進行保護。
3數字同步技術的應用
對于電力系統來講，由于不同設備在運作過程中產生的電壓信號和電流信號不同，并且需要借助公共時鐘脈沖處理之后才能進行同步。現有的技術下，使用最為廣泛的公共時鐘脈沖為：PPS碼和B碼。這兩種類型的公共時鐘脈沖主要運用在電壓和電流信號的處理過程中[3]。其主要的優勢是能夠以秒為單位進行同步，確保電壓和電流的頻率按照每秒一次的狀態進行工作。以此基礎所形成的以太網PTP時間計算方式能夠有效的從傳遞時間在時鐘節點運行過程中所形成的PPT報文的計算方式來進行偏差數值的獲取，這樣才能夠有效的對數值進行調整實現同步。在數據值輸送過程中，MU在對所采集到的信息進行數字化處理的過程匯總，能夠有效的借助信號干預能力來對信號進行延遲處理，從而有效的解決信號在A/D轉換過程中出現的延遲現象。信號在延遲過程中，借助FIR濾波器群來對延遲之后的信號進行處理，并且與MU數字化處理之后的信號進行同步延遲，借助以太網控制器來對所轉換的數據信息進行發送。從這一角度進行分析，在電力系統中各種類型的設備在電壓和電流信號的產生、傳送、處理過程中，最為關鍵的部分是高階FIR濾波器裝置。假設所有數據信息采集的周期為50us，一般性64階結構FIR濾波器裝置能夠起到的延時時間為1.5ms。從這個方面來進行分析，只借助傳統意義上的插值運算方法是無法對設備的電流、電壓信號在信號采集、傳送、處理過程中所產生的延遲問題技能型補償。因此，需要采取有針對性的方式來對其進行處理，但是，需要注意以下幾方面的問題：首先，借助數字移相器來對延時的信號進行處理并且在獲得相位均衡的過程中，需要借助阻容網絡和運算放大器來組成的結構對移相電路進行表示，電路示意圖如下圖1所示。由圖1可以看出，模擬移相器連續傳遞的數值與電路示意圖1中所顯示的電阻值、電容值有著直接的關系。因此，在信號傳遞、采集和處理過程中引入拉普拉斯變換復變量參數，能夠有效的對系統的連續信號進行獲取，并且有效的模擬角頻率和拉普拉斯變換復變量參數將其引入到移相器中從而進行函數傳遞。通過對相拼特性進行分析之后發現，圖1所示的整個模擬移相器在進行數據處理過程中所顯示的移相數值在0-180°范圍內進行變化。對模擬移相器進行校正和調節之后，能夠有效的獲取出方差函數最小點的參數，最終能過獲得數字同步處理所需要的數值。其次，使用插值重采樣操作方式能夠有效的實現電子互感器中數據信息的同步傳遞，這也是現階段中使用最為普遍的一種方式。MU能夠有效的兼容并且借助兩種不同類型的格式碼。此外，在FPGA支持下的數據同步處理模塊中，能夠有效的將時間間隔控制在1S內，并且對同步脈沖頭進行均勻的處理，從而形成多個均勻的時間切片，每一個時間切片位置都有一個獨立的采樣脈沖信號與其相對應。因此來講，以數據采集和傳送過程中所獲得的采用脈沖信號為基礎，來對數據信息進行插值處理，能夠有效的實現數據信息的同步。
4數字通信技術的應用
當傳感器處于高壓環境中時，一般會出現一些數值較小的模擬量。在數據信號進行傳遞的過程中，為了有效的降低對能源的損耗，一般采用離散數據信號來進行傳遞。但是，在光纖通信過程中，可以將光信號轉變為電信號，降低了能耗的損耗，并且完成了信號傳遞工作。與模擬通信進行比較，數字通信具有較高的傳遞質量，這也是為什么在通信系統中使用廣泛的重要原因之一。在數字通信中，采用數據編碼的方式來對電路中的電信號進行調制，使其轉變為光信號在光纖中進行傳遞。借助光電轉化器來對光信號進行接收，然后再將光信號轉換為數字信號，從而完成信號傳輸的工作。數字廣信通信中最為主要的信號是光源。因此來講，選擇傳輸碼就顯得極其的重要。大多數碼型都可以使用在光纖通信中。但是，在實際的選擇過程中，需要重點選擇一些具有獨立性的比特序列，這樣可以大大減少獲取或者接收失誤碼的現象。為了更好的對信號進行信息的提取，不能出現長串的1或者0，并且還需要對碼速率進行有效的控制，降低碼光功率的消耗。由于電子式傳感器存在一定的傳輸距離，有可能無法及時的供應能量，因此，無法使用上述的編碼方式來實現數據信號的傳遞。因此，借助數字傳輸的方式，使用數據編碼、異步串行傳輸的方式來進行數據信號的傳遞，能夠有效的保證數據的真實性和精確度。在光纖數字通信過程中，需要采用編碼工具來對數字信號進行編碼，然后再將數字信號轉變為光信號在光線中進行傳輸。在電子式互感器中，也可以使用數字編碼、信號轉變的方式來進行信號的傳遞。通過對電子式黃安琪的特點進行分析，在數據信號傳遞的過程中，可以使用門電路觸發器和雙溫觸發器等。在數據開始進行編碼之前，需要借助雙溫觸發器來對數據的輸出狀態進行翻轉，如果數據顯示為0，則雙溫觸發器的狀態保持不變；如果數據顯示為1，則需要再次對雙溫觸發器進行翻轉。采用這種編碼方式進行數據信號處理時，為了更好的發揮其功效，需要對狀態為0的編碼電路進行確定，并且根據系統時鐘頻率的二分之一來進行數據時鐘頻率的確定。在低電壓測，為了更好的對原始的數據信號進行解碼，需要在低電壓測對數據和時鐘進行恢復，這樣才能更好的解碼數據信號。在數據通信技術的使用過程中，時鐘信號的重要性不容忽視，直接對影響到電子互感器系統中信號的傳遞質量等。在進行時鐘信號恢復過程中，主要是為了獲取更加真實有效的數據信號，因此，需要將信號中存在的抖動和噪音去除，以便于更好的進行后續的工作。在這種情況下，系統才能提供更加真實有效的信號，對穩定的數據信號進行恢復，為系統的正常運行提供強有力的支持。
5結論
綜上所述，電力式互感器作為電力系統運行狀態控制和檢測時常用的一種設備，對電力系統網絡運行的穩定性優比較大的影響。隨著科學技術的不斷發展，數字技術在電子互感器中得到了廣泛的應用，提高了電子式互感器的質量。
參考文獻：
[1]楊新華,殷玉洋,韓永軍.電子式互感器數字接口的研究與設計[J].工業儀表與自動化裝置,2012,02:40-43+47.
[2]羅彥,段雄英,鄒積巖,王寧,鄭占鋒.電子式互感器中數字同步和數字通信技術[J].電力系統自動化,2012,09:77-81+91.
[3]張明珠,李開成,李振興,易楊.基于高精度采集卡的電子式互感器校驗系統設計[J].電力系統保護與控制,2010,15:114-118.
作者:梁維 陳鴻鍵 單位:廣東宜通世紀科技股份有限公司