新型電子式互感器在我國(guó)已有十多年的研發(fā)和應(yīng)用，已有300多個(gè)電站的試驗(yàn)運(yùn)行或正式運(yùn)行實(shí)例。國(guó)內(nèi)從事電子式互感器技術(shù)研發(fā)的單位已增至30多家，部分或全系列供貨的廠家已接近10家。目前，電子式互感器除了需要繼續(xù)克服一些應(yīng)用層面新出現(xiàn)的技術(shù)障礙，統(tǒng)一各種接口標(biāo)準(zhǔn)，已成當(dāng)務(wù)之急。
一、接口標(biāo)準(zhǔn)化的意義
電子式互感器作為一種新型工業(yè)電器，其通用性、互換性、可裝配性、可維護(hù)性是推廣應(yīng)用必備的條件。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)歷了原理性研發(fā)和適用性驗(yàn)證兩個(gè)重要階段后，為了適應(yīng)工業(yè)化批量生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化工程選型設(shè)計(jì)和統(tǒng)一化檢測(cè)手段的需要，應(yīng)盡快脫離試品狀態(tài)，過(guò)渡為一種方案固定、接口通用的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)化將大大壓縮制造、服務(wù)成本，更利于產(chǎn)品走向成熟。
有了標(biāo)準(zhǔn)化接口，互感器各部件就成為可以靈活組裝、插接和拆分的模塊，具有了現(xiàn)場(chǎng)互換性和可維護(hù)性。如果接口標(biāo)準(zhǔn)固守私家協(xié)議，在使用中，部件之間成為一種固定搭配，則不具備互換性和通用性。一些電站發(fā)生的單個(gè)器件故障，往往需要“整系統(tǒng)”拆下返廠維修，這一事實(shí)正好說(shuō)明了接口標(biāo)準(zhǔn)化的必要性和緊迫性。如果部件間具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，不但同一廠家的互感器部件可以靈活更換或換代，不同廠家的互感器也可兼容和互換。這不僅為制造廠家?guī)?lái)方便，也為工程設(shè)計(jì)和用戶選型帶來(lái)靈活性。
二、非標(biāo)化現(xiàn)狀
目前，電子式互感器的制造主要依據(jù)《IEC60044-8》電子式電流互感器以及《IEC61850-9》數(shù)字化電站通信系統(tǒng)兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)合并器的網(wǎng)絡(luò)輸出接口做了規(guī)定，但對(duì)互感器的采集器與合并器之間數(shù)字輸出接口以及傳感器接口沒(méi)有明確的規(guī)定。這是造成目前產(chǎn)品非標(biāo)化發(fā)展的根源。
合并器的網(wǎng)絡(luò)接口：由于上述兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上差異，在我國(guó)電站上，同時(shí)執(zhí)行“FT3”、“9-1”、“9-2”三種協(xié)議，在同一電站，甚至在同一臺(tái)合并器上也同時(shí)執(zhí)行三種協(xié)議，以適應(yīng)不同廠家對(duì)接要求，造成這一現(xiàn)狀的原因，一方面是不同廠家設(shè)備的現(xiàn)實(shí)差異，另一個(gè)因素是設(shè)計(jì)單位在電站保護(hù)模式上的方案折中——力求兼而有之、備而全之。這會(huì)增加調(diào)試和運(yùn)行時(shí)的難度。
采集器的數(shù)字輸出接口：是指由采集器到合并器之間的數(shù)字輸出接口，至今沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)，各廠家全部采用私家協(xié)議。以西安華偉光電公司為例，目前的采集器被迫采用過(guò)6種接口協(xié)議，以適配不同的二次廠家對(duì)接要求。這給產(chǎn)品技術(shù)管理、售前售后服務(wù)帶來(lái)很多麻煩。一個(gè)電站選用多家互感器，常因接口標(biāo)準(zhǔn)差異導(dǎo)致兼容性故障，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，由于有標(biāo)準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換，較難快速定位。有的制造廠家將傳感器的校準(zhǔn)功能移至合并器中，使得合并器與互感器成為唯一固定搭配，失去了部件的通用性和互換性，給后續(xù)的維修服務(wù)和版本升級(jí)帶來(lái)困難。
私有協(xié)議抱殘守缺：作為采集器輸出接口標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的私有協(xié)議均缺乏嚴(yán)格的技術(shù)論證，雖然互不兼容，但從源頭上大體可分為兩類：一類是套用“FT3”框架，另一類是套用異步RS-232框架。由于是借用“框架”，所以對(duì)原框架進(jìn)行了填充，引入了一部分無(wú)效位，由于無(wú)效位仍需參與CRC校驗(yàn),通信過(guò)程不但要空耗通信資源，而且增大了出錯(cuò)幾率。
無(wú)論采用哪一種框架，均沒(méi)有對(duì)可靠性、有效性、簡(jiǎn)便性、容錯(cuò)能力做充分論證，事實(shí)上選用一個(gè)好的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)增加通信可靠性至關(guān)重要，目前大量采用異步插值法代替同步法，原因是異步法省去了同步應(yīng)答過(guò)程，可減少一半出錯(cuò)幾率。
商業(yè)短視因素：盡管企業(yè)都在呼吁建立統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，但處于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)需要，一些先入市場(chǎng)的廠家希望保留自家的技術(shù)作為一種門(mén)檻，阻止后來(lái)者參與與進(jìn)入。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，統(tǒng)一的競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái)，更有利于行業(yè)整體發(fā)展。
片面先進(jìn)性誤區(qū)：另一個(gè)抵觸標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的因素是片面追求所謂的先進(jìn)性，任意提高設(shè)計(jì)指標(biāo)，以示其與眾不同。如一些電站將數(shù)字采樣率提高到200-500點(diǎn)/周波，誤以為高采樣率意味著高精度，其實(shí)保護(hù)算法僅需要16-24點(diǎn)/周波，計(jì)量算法是一種統(tǒng)計(jì)平均值的時(shí)間累積，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的48-80點(diǎn)/周波已經(jīng)是非常高的采樣精度，過(guò)高的采樣率反而會(huì)增加無(wú)謂的通信負(fù)擔(dān)，引發(fā)通信故障而影響計(jì)量精度。
三、實(shí)現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化的建議
制定電子式互感器統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)是促使整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步必須經(jīng)歷的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，制定標(biāo)準(zhǔn)本身也屬于互感器知識(shí)產(chǎn)權(quán)的組成部分。由于我國(guó)在電子式互感器的研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)走在國(guó)際的前列，不能等待國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，然后進(jìn)行跟進(jìn)，需要自己動(dòng)手完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
建議以國(guó)家互感器標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)或行業(yè)協(xié)會(huì)為組織者，對(duì)近十年的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，組織相關(guān)人員，充分論證，制定適合我國(guó)電站實(shí)際運(yùn)行要求的電子式互感器數(shù)字輸出接口標(biāo)準(zhǔn)。
鑒于各種互感器傳感原理上的差異，目前暫不規(guī)定傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)。可先對(duì)具有共性要求的采集器到合并器的數(shù)字輸出接口制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
新標(biāo)準(zhǔn)可先作為推薦標(biāo)準(zhǔn)，建議廠家試用，一年后通過(guò)總結(jié)修訂，公示為正式標(biāo)準(zhǔn)，與此相對(duì)應(yīng)，試驗(yàn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)以新的接口標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，廢除私家協(xié)議。
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電子式互感器接口種類
電子式互感器無(wú)論原理如何，總體上可分為：電量傳感、絕緣隔離、數(shù)字采集、網(wǎng)絡(luò)通信四大部件(或稱四段)。其中，除去絕緣隔離部件外，與信息傳輸相關(guān)的三大部件由三種接口相互連接，即：傳感器輸出接口、數(shù)字采集器輸出接口、合并器網(wǎng)絡(luò)通信輸出接口，即所謂“四段三口”體系結(jié)構(gòu)。
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