电子式互感器传输规约
电子互感器
电子式互感器一、电子式互感器定义《IEC60044-8电子式电流互感器标准》对电子式互感器的定义如下：一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。
在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能，主要包含电压传感器与电流传感器。
二、电子式互感器分类1、电容式互感器及空心线圈组合式互感器电容式互感器及罗氏线圈组合式互感器每一台包括相互独立的电压传感器和电流传感器及相关转换电路。
每电压传感器包括电容分压器和一个低功率铁芯线圈，电流传感器为一个空芯线圈。
2、低功率互感器(LPCT)电子式电流电压互感器的经济性和优势与电压等级成正比，因为只有在高电压等级的互感器上，CT饱和、绝缘复杂、体积大、造价高的缺点才表现得越显著。
因此不应在变电站内各电压等级都盲目地推广和应用电子式互感器。
我们认为在110kV以下，特别是对10一35kV而言，应用电子式互感器是不必要和不经济的。
而采用LPcr(低功率互感器)是一个现实和经济的解决方案。
3、检验、试验、能效评测用电子式互感器检验、试验、能效评测用电子式互感器通常要求在较宽的幅值、频率、相位范围内实现高准确度的测量，测量对象包含工频电量以及变频电量，且要求其抗干扰能力及电磁兼容性能好，一般不包含具有非线性特性和易饱和的铁芯，一般为电机、变频器、特种变压器等电气产品检试验等需要高精度功率测量需要的场合使用，目前国内较为广泛使用的主要有：AnyWay变频电压传感器、变频电流传感器和变频功率传感器。
三、电子式互感器工作原理框图图中的电子式互感器测量一路电压和一路电流信号，通常，该电压和电流信号的乘积为被测回路的功率。
本文规定的电子式互感器可以是如图中所示的测量一路电压、电流及对应功率的电子式互感器，或测量单路或多路电压的电子式电压互感器，或测量单路或多路电流的电子式电流互感器。
电子式互感器传输规约
电子式互感器传输规约ECT/EVT与MU之间的数字量采用串行数据传输，可采用异步方式，也可采用同步方式传输。
传输介质采用光纤传输。
6.5.1.1 异步方式传输a)合并单元和电子(光)互感器的数字量通信参照GB/T 18657.1的FT3的固定长度帧格式。
数字量传输帧格式见图2至图5.b)电子式互感器与合并单元之间采用多模光纤，高位（对应UART空闲位）定义为“光纤灭”，低位定义为“光纤亮”。
传输速率为 2.0Mbit/s或其整数倍。
采样率为80点/周波，帧格式I、II、III的传输速率宜为2.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率宜为 4.0Mbit/s。
采样率为256点/周波，帧格式I、II、III的传输速率宜为6.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率宜为8.0Mbit/s。
光纤接头宜采用ST或FC接头。
c)采用工业标准 UART 电路进行异步数据流通信。
每个字符由11 位组成， 1 个启动位为“0”，8个数据位，1 个偶校验位，1 个停止位为“1”。
图1数字量传输帧格式-I（单相互感器）图2数字量传输帧格式-II（三相电流互感器）图3数字量传输帧格式-III（三相电压互感器）图4数字量传输帧格式-IV（三相电流电压互感器）d)帧结构的说明：1)每帧固定长度，每个字节8位。
2)每帧由起始符开始，起始符由两个字节组成，固定为0564H 。
3)报文类型：表示不同的帧类型和数据长度、信息排序，分为4种类型，分别为单相互感器、三相电流互感器、三相电压互感器和三相电流电压互感器。
4)保护用数据、测量用数据由两个字节表示一个数据。
5)保护用电流数据1和2、电压数据1和2为通道的冗余采样数据。
6)温度（1字节）：带符号整数（二进制补码），对应摄氏度。
如采集器无测温功能置为0x80（-128，正常情况下不可能的温度）。
7)状态字1、2分别由2个字节表示多种状态，具体规定如下表所示。
8)用户数据之后跟随一个16位的CRC校验序列，由下列多项式生成校验，序列码：X16＋X13＋X12＋X11＋X10＋X8＋X6＋X5＋X2＋1，生成的16比特校验序列再取反成为所要求的校验序列。
南方电网数字化变电站技术规范(颁布稿)
Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准数字化变电站技术规范2009-11 -26 发布2009-11 - 26 实施中国南方电网有限责任公司发布Q/CSG****－2009目次前言 (1)1范围 (2)2 引用标准 (2)3 术语与定义 (3)4 系统构成 (3)5 系统配置 (4)6 设备技术要求 (5)7 软件技术要求 (10)8应用功能 (12)9 总体性能指标 (23)10 设计要求 (24)11 产品验证技术要求 (25)附录A 典型应用方案（资料性附录） (26)附录B 建模原则（资料性附录） (29)附录C 服务（资料性附录） (38)1Q/CSG****－2009前言随着工业级网络通信技术、集成应用技术、电子及光电采集技术、信息技术，特别是DL/T860标准的颁布，数字化变电站技术具备了基本应用基础。
数字化变电站是以变电站一、二次系统为数字化对象，对数字化信息进行统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信平台，从而以信息共享、硬件平台综合集成应用、软件功能插接复用、逻辑功能智能化策略的全新模式，实现变电站运行监视、快速保护、智能分析、标准化操作、设备状态监测等基本功能。
为统一设备配置和技术标准，指导和规范数字化变电站建设，特制定本技术规范。
本规范由中国南方电网有限责任公司生产技术部提出、归口并解释。
本规范由广东电网公司电力科学研究院负责起草。
本规范主要起草人：陈炯聪、陈建福、段新辉、高新华、杨奕、赵永发、刘玮、梁晓兵、游复生、代仕勇、吴国沛、张喜平、潘璠本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。
本规范自颁布之日起实施。
执行中的问题和意见，请及时反馈给南方电网公司生产技术部。
1Q/CSG****－20092 数字化变电站技术规范1范围1.1本规范提出了数字化变电站的技术要求，适用于中国南方电网有限责任公司管理的110kV～500kV交流数字化变电站建设和改造工程。
电子式电流互感器的基本原理及应用
经济性好。在电压等级升高时，成本只稍有增加。 可以组合到断路器或其他高压设备中，共用支撑 绝缘子，可减少变电站的占地面积。
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电子式电流互感器的需求更迫切
故障情况下，传统互感器的测量都有不同程度 的失真，但电流互感器远比电压互感器严重。 光学互感器采用光纤传输，而光纤传输方式对 于电流互感器可以大幅度简化绝缘结构和降低 制造成本，对于电压互感器却达不到此种效果。 电力系统中，电流互感器的数量远多于电压互 感器，市场规模更大。
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法拉第效应
1864年，法拉第发现在磁场的作用下，本来不具 有旋光性的物质也产生了旋光性，即光矢量发生 旋转，这种现象称作磁致旋光效应或法拉第效应。
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法拉第效应
VH sl
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V 维尔德(Verdet)常数 n
Hs
l 磁场在光传播方向的分量 光通过物质的光程
采用油浸纸绝缘，易燃易爆，不安全；
电磁式电流互感器的二次侧输出对负载要求严格， 若二次负载较大，测量误差就增大，准确度下降； 传统互感器的模拟量不能直接与计算机相连（电 流互感器模拟量输出为5A或1A） ，难以满足新 一代电力系统自动化、数字化的发展需要。
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电子式互感器的优势
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法拉第效应
目前尚无高精度测量偏振面旋转角的检测器， 因此，通常将线偏振光的偏振面角度变化的信 息转化为光强变化的信息，然后通过光电转换 将光信号变为电信号，并进行放大处理，以正 确反映最初的电流信息。 一般用光电探测器(检偏器)将角度信息转换为 光强信息。为此必须先用起偏器将光变成线偏 振光，经被测磁场后用光电探测器求光强信息。
许继iec61850-9-2(le版)通信规约
用于 80 点采样率的采样值的传送。
用于 256 点采样率的采样值的传送。 对应于 TCTR 和 TVTR 中的 HzRtg 数据属性。
3.5 IED 一个 MU 是一个 LD。允许一个 IED 中存在多个 MU（LD）。气
时钟源： 典型的时钟源的 1PPS 产生于 GPS 接收器。它具备±1μs 的精度。
同步运行：
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许继 IEC61850-9-2（LE 版）通信规约
MU 与 Global 1PPS 同步时，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 2。MU 与 Local 1PPS 同步时，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 1。
FALSE FALSE
注解
配置，采用 9-2 中的推荐值： 01-0C-CD-04-xx-xx
3.3 运行和对时约定 3.3.1 运行模式 Mod
支持如下属性： ON：正常运行状态，此时 MU 激活，发送数据。 TEST：测试状态，MU 发送数据，数据的 q 属性“test”标志置 TRUE。 OFF：复位状态，MU 不发数据。
非同步运行： MU 收不到同步脉冲信号，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 0。
3.3.3 派生数据 如果采样数据不是采集实际的测量量，而是通过计算派生的，则对应 SAV
的 q 属性中的 derived 标志应置为 TRUE。
3.4 MU 的配置
表 7：需要配置的 MU 的参数
参数名
值域
LDName
注解
DataSet 定义固定不变
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许继 IEC61850-9-2（LE 版）通信规约
电子式互感器的重点知识
关于互感器的输出知识电子式电流互感器模拟量输出标准值为22.5、150、200、225mV （保护用）和4V（测量用），数字量输出标准值为2D41H ( 10进制11585)（测量用）和01CFH (10进制436)（保护用）。
各厂家提供的电子式互感器输出必须满足以上标准。
电子式互感器的精度等级：测量用CT的标准精度为0.1、0.2、0.5、1、3、5级，供特殊用途的为0.2S和0.5S级；保护用CT的标准精度为5P，10P和5TPE ，其中5TPE的特性考虑短路电流中具有非周期分量的暂态情况，其稳态误差限值与5P级常规CT相同，暂态误差限值与TPY级常规CT相同。
由于各个间隔的电子式互感器独立工作，为获得在同一时刻的电流、电压瞬时值，需要在各个远端模块之间实现同步。
我们的方案是：在合并单元通过插值算法，实现采样同步。
这种方案能在保证同步精度的前提下不依赖于任何外部同步时钟源，具有较高的可靠性。
关于互感器的输出：模拟接口采用峰值为±10V的电压输出, 其中测量互感器二次额定输出为4V有效值, 保护互感器二次额定输出为200mV有效值. 这样设计保证了保护互感器测量额定值40倍(0偏移)或20倍(100% 偏移)时不过载、测量互感器测量额定值2倍时不过载的要求.数字接口的物理层采用双屏蔽电缆的铜线传输, 通用帧的标准速度为2.5M bös, 采用M anchester 编码,首先传输最高位(M SB).链接层选定为IEC 608702521 的FT3 格式. 此格式的优点是: 具有良好的数据完整性和帧结构, 适合高速度的多点网络同步数据链接.测量用数字输出额定值为16进制的2D41H, 保护用数字输出额定值为01CFH, 正溢出用7FFFH 指示, 负溢出用8000H 指示, 这种设计同样满足上面的动态要求.接收模块的时钟输入和指令输出则用于实现接收模块的时间同步分成测量和保护两个标准值是因为保护用电子式互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的40倍0%偏移或20倍100%偏移而不会过载；测量用电子式互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的2倍而不会过载电子式互感器数据采样频率额定标准值有：80fr -48fr -20fr fr为额定频率。
关于FT3
所谓FT3实际上指的是一种链路层的传输帧格式，是IEC60044-8电子式电流互感器标准里规定使用的帧格式，所以描述FT3实际上要从IEC60044-8的标准说起。
对于数字输出部分，IEC60044-8规定的典型做法是将7个电流5个电压互感器的二次变换器（共12路）组成一个合并单元，将所有的测量量转换为数字量串行输出。
数字输出协议推荐采用单相的点对点联接。
➢标注对物理层的规定合并单元到二次设备可以有数字电输出和数字光输出两种。
数字电输出是以铜线为基础的传输系统，系统必须与EIA RS- 485标准兼容。
标准中建议使用D性9帧联接器，屏蔽双绞线电缆，长度为250ｍ。
也可以使用带屏蔽的RJ-45联接器代替。
对于数字光输出只需将数字输出按一定要求进行电/光转换。
数字光输出和数字电输出在链路层和应用层的规定上是完全一致的，不同的只是物理层的传输介质。
光纤联接器可采用BFOC/2.5，近距离传输可采用塑料光线，远距离可使用玻璃光纤。
标准中规定无论是电输出还是光输出都要采用曼彻斯特码进行编码：高位先传送，数据帧的速率都为2.5 Mbit/s，即调制后的传输速率为5 Mbit/s。
（1）如果采用光纤通信，必须注意光驱动器和光接收器的性能。
对数字光驱动器的规定为：①升降时间：信号幅值从10%变化到90%的时间应小于20 ns。
②脉冲特性：超调量应低于光脉冲额定输出的30%，而其在第2个半波的纹波应限制在额定输出的10% 。
③最大传输功率、最小传输功率分别为-15、-20dBm。
对测量和保护装置应增添光接收单元电路，对光接收器的特性有以下规定：①升降时间：信号幅值从10%变化到90%的时间应小于20 ns。
②脉冲畸变失真：小于25 ns。
③光传输的时钟偏差：在半电压点测量, 应在标称时钟周期的±10 ns 以内。
用于电力系统的传输光缆一般较长, 为此应选用玻璃光纤光缆,推荐光纤的尺寸为62.5 μm/125μm2，波长820～860nm，建议联接器为BFOC/2.5。
电子式互感器模块二电子式互感器
• 低功率线圈（LPCT）的工作原理与常规CT的原理 相同，只是LPCT的输出功率要求很小，因此其铁 芯截面就较小。
3.2 电子式互感器—电磁感应原理
B
电流-电压转换器
高阻
R VS
Rb A/D
铁心线圈
电流
%
S
LI
2 1
P
LI
2 1
LPCT通过减小传输功率，降低误 差，在一定程度上降低饱和影响， 同时可采用小铁心结构
LPCT
电容分压 电阻分压
磁光玻璃型
全光纤型
普克尔效应型 逆压电效应型
认知2 电子式电流互感器
一、罗氏线圈电流互感器 1．结构及工作原理 • 空芯线圈是一种密绕于非磁性骨架上的螺线管，如图所示。
空芯线圈不含铁芯，具有很好的线性度。
• 空芯线圈的输出信号e与被测电流i有如下关系： •
电子式互感器—电磁感应原理
可靠：高压端无电子部件，传统成熟绝缘工艺、可靠长寿命； 高精度：提供端到端的0.2S级信号传变功能。
A相 传感头
罗
氏
2~10米
4芯电缆
屏蔽电缆 ECVT800L1
调理
数字/模拟 输出
220V+ 220V-
高压端 传统绝缘工艺
0.2S级精度
低压端
电缆和小信号处理技术，消除罗氏线圈信号传输线路精度损失
2.影响其测量精度的因素
• 1）绕制工艺误差。 • 2）计算误差。 • 3）浇铸误差。 • 4）一次导线位置误差。 • 5）外部一次导线电流的磁场耦合干扰误差。 • 6）其他误差。
3.有源电子式电流互感器的功能方式
• 目前有源型电子电流互感器的供能方式主要有三 种：
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电子式互感器传输规约
ECT/EVT与MU之间的数字量采用串行数据传输，可采用异步方式，也可采用同步方式传输。
传输介质采用光纤传输。
6.5.1.1 异步方式传输
a)合并单元和电子(光)互感器的数字量通信参照GB/T 18657.1的FT3的固定长度帧
格式。
数字量传输帧格式见图2至图5.
b)电子式互感器与合并单元之间采用多模光纤，高位（对应UART空闲位）定义为“光
纤灭”，低位定义为“光纤亮”。
传输速率为 2.0Mbit/s或其整数倍。
采样率为80
点/周波，帧格式I、II、III的传输速率宜为2.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率
宜为 4.0Mbit/s。
采样率为256点/周波，帧格式I、II、III的传输速率宜为
6.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率宜为8.0Mbit/s。
光纤接头宜采用ST或FC接头。
c)采用工业标准 UART 电路进行异步数据流通信。
每个字符由11 位组成， 1 个启
动位为“0”，8个数据位，1 个偶校验位，1 个停止位为“1”。
图1数字量传输帧格式-I（单相互感器）
图2数字量传输帧格式-II（三相电流互感器）
图3数字量传输帧格式-III（三相电压互感器）
图4数字量传输帧格式-IV（三相电流电压互感器）
d)帧结构的说明：
1)每帧固定长度，每个字节8位。
2)每帧由起始符开始，起始符由两个字节组成，固定为0564H 。
3)报文类型：表示不同的帧类型和数据长度、信息排序，分为4种类型，分别为
单相互感器、三相电流互感器、三相电压互感器和三相电流电压互感器。
4)保护用数据、测量用数据由两个字节表示一个数据。
5)保护用电流数据1和2、电压数据1和2为通道的冗余采样数据。
6)温度（1字节）：带符号整数（二进制补码），对应摄氏度。
如采集器无测温
功能置为0x80（-128，正常情况下不可能的温度）。
7)状态字1、2分别由2个字节表示多种状态，具体规定如下表所示。
8)用户数据之后跟随一个16位的CRC校验序列，由下列多项式生成校验，
序列码：X16＋X13＋X12＋X11＋X10＋X8＋X6＋X5＋X2＋1，
生成的16比特校验序列再取反成为所要求的校验序列。
表2状态字2。