电子式互感器的技术发展及应用前景

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1、电子式互感器的技术发展及应用前景1.电了式互感器的发展背景电流和电压互感器是为电力系统进行电能计量和为继电保护及测控装置提供电流、电压信号的重耍设备，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，是电力系统电流电压测量的基本设备。传统的电流和电压互感器是电磁感应式的，具有类似变压器的结构。随着电力工业的发展，电力系统传输的电力容量不断增加，电网运行电压等级也越来越高，目前，俄罗斯已冇1150kV的骨干电网，我国也已将原来220kV的骨干电网提高到了500kV,年初国网公司已将1000kV的输电线路纳入近几年的发展规划。随着电压等级的提

2、高，电磁式互感器逐渐暴霽出一系列固冇的缺点：（1）绝缘结构越來越复杂，产品的造价也越來越高，产品重量大,支撑结构复杂。（2）电磁式电流互感器固有的磁饱和现象，一次电流较大时会使二次输出发牛:畸变，严重时会影响继电保护设备的运行，造成拒动或误动。（3）电磁式互感辭的输出为模拟量，不能与数字化二次设备直接接口，不利于电力系统的数字化进程。白二十世纪七十年代以来，人们一直在寻求一种安全、可靠、理论完善、性能优越的新方法來实现高电压大电流的测量。基于光学传感技术的光学电流互感器（OpticalCuirentTransformer,简称OCT）和光?了电

3、压互感器（OpticalVoltageTransformer,简称OVT）能有效克服传统电磁式互感器的缺点，近2（）年来一肓受到美国、丨

4、木、法国和屮国等国学者和工程技术人员的广泛关注和深入研究，先后研制出多种样机并挂网试运行，但由于温度稳定性和工艺一致性等问题不易解决，至今还没有批量生产和使用。近年來，随着光电子技术、微电子技术及光纤通信技术的发展，有源光电互感器得到快速发展，并有不少产品在变电站现场获得应用。有源光电互感器采用空芯线圈或低功耗铁芯线圈感丿应被测电流,置于高压侧的远端模块将线圈的输出信号转换为数字光信号经光纤送至控制室。有源光

5、电互感器同光学电流互感器一样能有效克服传统电磁式互感器的缺点，有源光电互感器的温度稳定性较易解决，便于批量化生产，是口前研制及应用的主流。2.电子式互感器及具分类电子式互感器是利用电子测量技术和光纤传感技术来实现电力系统电流、电压测量的新型互感器。它包括棊于光学传感原理的互感器，也包括其它各种利用电了测试原理的电流电压互感器。电子式互感器的种类很多，但大致可分为有源型和无源型两种。有源型电子式互感器利用电磁感应原理感应被测信号，利用光纤传输信号,在传感头部分具有需用电源的电子电路；无源型电子式互感器利川Faraday磁光效应（电流互感器）和Po

6、ckels电光效应（电压互感器）感应被测信号，利用光纤传输信号，在传感头部分不需电源。两者的结构各异，但他们和传统的电磁式互感器比较起来，均具冇类似的种种优点。电子式互感器与传统的电磁式互感器的不同主要表现在如下三个方面：⑴传感原理不同。电子式互感器通常是基于电子测量原理或光纤传感原理，从而使互感器具有很好的线性度和较宽的频率范围。⑵绝缘结构不同。电了式互感器的绝缘结构简单，互感器的价格、体积、重量等随电压等级的升高增加不多。⑶输出信号不同。电子式互感器的输出为数字信号或弱电模拟信号（如4V）,便于为数字化保护和测控设备接口。3•电子式互感器的

7、结构据使用场合的不同，电了式互感器的结构亦冇所不同。下面介绍几种典型的电了式互感器的结构。下图所示为一种电子式电流互感器的结构示意图。zs传感头（无源或有源）二次转换器保护数字量输出卜图所示为-•种光洋电压互感器的结构示意图。光学电压传感头光纤SF6二次转换器测讹保护f数字欤输出下图所示为一种GIS用组介型电了式电流电压互感器的结构示意图。Rogowski线圈电容环4.电了式互感器的优点与传统电磁感应式电流互感器相比，电子式电流互感器具有如下一系列优点：4.1高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能和优越的性价比电磁式互感器的被侧高压信号与

8、二次线圈Z间通过铁芯耦合，它们Z间的绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。电了式互感器将高压侧信号通过绝缘性能很好的光纤传输到二次设备，这使得其绝缘结构人人简化，电压等级越高其性价比优势越明显。电子式互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具，实现了高低压的彻底隔离，不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次开路给设备和人身造成的危害，安全性和可靠性大大体高。4.2不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题电磁式电流互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题。电了式互感器在原理上为传统互感器有着本质的区别，一般不用铁芯做磁耦

9、合，因此消除了磁饱和及铁磁谐振现彖，从而使互感器运行暂态响应好，稳定性好，保证了系统运行的高町靠性。4.3抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险电磁式