电力系统中光电电流互感器研究

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1、电力系统中光电电流互感器研究(1)北极星电力网技术频道   作者:WangTingyunLuoChengmuTianYuxin  2011-5-2314:53:56   (阅485次) 关键词: 电力系统 电流互感器 测量　　电力系统中光电电流测量技术是国内外研究的热点和难点，光电电流互感器是未来电力工业电流测量发展的趋势。文中基于传统的电流互感器，利用数字调制和光功率推动技术，对有源光电电流互感器进行了研究;基于法拉第效应，利用相位补偿和传感头组装技术，研制了块状玻璃式无源光电电流互感器。同时还讨论了几种光电电流互感器的

2、发展状况。  　　STUDYONOPTICALCURRENTTRANSFORMERINPOWERSYSTEM          　　Abstract：Inrecentyears,considerableefforthasbeendevotedtotheopticalcurrentmeasurementtechnology,whichisanattractivebutdifficultsubject.Theopticalcurrenttransformer(OCT)willbeusedtoreplacetheconventi

3、onalcurrenttransformerinthefuture.Basedontheconventionalcurrenttransformer,thepaperpresentsanactiveOCTbyutilizingA/Ddatamodulationandopticalpoweredtechnology.BasedonFaradayeffect,abulk-glasspassiveOCTisdevelopedbyusingphasecompensationandsensingheadassemblytechniq

4、ue.Thedevelopmentoftheopticalcurrenttransformersisalsodiscussed.    　　ThisprojectissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.59377326)andPost-DoctoralScienceFoundationofChina.  　　0　引言  　　电流互感器是电力系统中进行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。然而随着电力工业的

5、发展，电力传输系统容量不断增加，运行电压等级也越来越高，目前我国电网的最高电压等级已达500kV,下一个电压等级也许是750kV或1　　000kV。此时，传统的电磁式电流互感器暴露出一系列严重的缺点：电流互感器的绝缘结构将非常复杂，造价也会急剧增加;由于电磁感应式电流互感器所固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃易爆等缺点，已难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电力数字网等的发展需要。寻求更理想的新型电流互感器已势在必行，目前注意力已集中到光学传感技术，即用光电子学的方法来发展所谓的光电式电流互

6、感器(opticalcurrenttransformer,简称OCT)[1]。与传统的电磁式电流互感器相比，光电式电流互感器具有抗电磁干扰、不饱和、测量范围大、频带宽、数字信号传输、体积小、重量轻等优点。光电式电流互感器从传感头有无电源供电的角度可分为有源OCT和无源OCT两大类。有源OCT又分为频率调制式、脉冲调制式、数字调制式及强度调制式;无源OCT可分为全光纤式、光电混合式、块状玻璃式。尽管OCT已研究了20多年，经过了大量的理论分析、实验研究及挂网运行，但到目前为止还没有一种大批量的商品化产品投放市场[2]。其根本

7、原因在于：虽然原理、技术可行，但要在高电压、高电磁干扰、高温差变化等环境影响下长期、稳定、可靠地运行还需付出更多的努力。   　　本文的目的就是针对以上存在的问题，结合我国的国情，介绍作者在有源OCT和无源OCT方面做的一些研究，以利于加速我国在这方面的研究、开发和实用化进程。   　　1　有源OCT  　　有源OCT就是基于传统的电流互感器(TA)，利用有源器件调制技术，以光纤作为信号通道，把高压侧转换的光信号传到地面进行信号处理，得到被测信号的装置。这种互感器的特点是，既利用了光纤系统提供的高绝缘性的优点，显著地降低了

8、电流互感器的制造成本、体积和重量，又充分发挥了被电力工业界广泛接受的常规TA测量装置的优势，同时还避免了传感头光路的复杂性及全光纤传感头线性双折射、块状玻璃全反射相位差等技术难点。  　　早在70年代清华大学电机系就从事过有源OCT的研究，它在传统TA基础上，使用光辐射内调制的方法实现OCT，光纤只用来