数字式高压光电电流电压互感器的原理及应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2005年第l0期<贵州电力技术(总第76期)数字式高压光电电流电压互感器的原理及应用遵义供电局设计咨询公司项舸[563000]摘要传统电磁式互感器在技术和结构方面一直以来几乎没有什么改进，油浸式互感器存在易渗漏、易燃易爆的缺点，SF6互感器存在环境污染和漏气问题，同时电磁式互感器还存在电流互感器二次开路、电压互感器二次短路等危及设备和人身安全的问题。光电电流电压互感器的应用则能很好地解决以上问题，它们的应用将有利于新型设备和先进技术在变电站建设中的发展应用。关键词光电互感器罗可夫施基线圈串联感应分

2、压器光缆免维护1．2相对于电磁式互感器的优点1基本构成和优点光电电流互感器具有无磁饱和、频率响应范围1．1基本构成宽、精度高、暂态特性好等优点。电流互感器测量准数字式高压光电电流电压互感器(以下简称“光确度达0．1级或0．2s级，保护优于5TPE。光电电电互感器”)，主要由现场安装的传感器单元和安装压互感器采用了串联感应分压器，测量准确度达到在集控室的合并器单元组成，它们之间用光缆连接，0．2级，并解决了传统电压互感器可能出现铁磁谐是利用罗可夫施基(Rogowski)线圈(以下简称“罗氏振的问题。高低压部分的光电隔离，使得电流互感线圈”)以及串联

3、感应分压器实现的混合式交流电流器二次开路、电压互感器二次短路等可能导致危及电压互感器。其类型包括电压电流混合型(cv)，电设备或人身安全的问题不复存在。用光缆取代传统压型(Ⅵ’)，电流型(CT)，可做成支柱式、嵌入和悬挂上使用的电缆，不仅大大降低了光电互感器的综合等多种形式。使用成本，还增强了抗电磁干扰性能，大大提高了可靠性及传输容量。光电互感器以合成绝缘替代了传统互感器的电瓷加油或SF6的绝缘结构，互感器体积更小、重量更轻，性能也更加稳定，同时避免了传统互感器渗油漏气现象，运行过程中实现了免维护。光电互感器通过结合其完备的自检功能，可以直接判断

4、出互感器的异常情况。2工作原理光电电流电压互感器工作原理如图2所示，传感器单元包括罗氏线圈、串联感应分压器、采集器等。图1光电互感器的基本构成2．1罗可夫施基线圈光电互感器的基本构成见图1所示。其中，传罗氏线圈是一种无铁心的环形线圈，通以一次感器单元的作用主要用于对一次模拟量进行转换和电流的导体穿过环形的线圈中心，线圈两端感应出数字化处理，并将数字信号经光缆传送到合并器，合的电压U正比于一次电流i的导数。并器则将该部分数字信号及来自电磁式互感器的模u=Ldi／dt拟信号进行合并处理，然后以光信号的方式向其它式中，为线圈的电感。为测得电流i，可对上

5、式进二次设备提供数据。行积分计算，由上式得·6·维普资讯http://www.cqvip.com2005年第1O期《贵州电力技术(总第76期)i=Idi=1／LIudt取采样中断。在采样中断中，CPU开始数据采样和上式中的电流在实际运用中可通过计算机的运转换，并将转换后的数据进行打包处理，打包后的数算获得。据经过调制通过光缆发送到合并器。由于罗氏线圈中没有铁芯，所以损耗很小，并且2．3合并器不会饱和。传感器单元的头部与电力设备的高压部分等电位，传变后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号。采集器与合并器间的数字信号的传输以及采集器所需的激光

6、电源的传输全部通过多路采集器光纤输人3路lOOBase—T光缆来完成。tOBa．se-FL同步信号光纤输入广一一一一一一一一]保护用测量用IlOBase-Tx罗厂、圈罗乒厂、圈il=皇．!耋图4合并器数据处理部分工作原理框图l1OkV合并器IT下__T下图2光电互感器工作原理框图2．2串联感应分压器串联感应分压器是由多级线性不饱和电抗器串联而成，输出电压信号从串联的小电抗上取得，该信号根据需要可从分压器的高压端取出，也可从低压端取出。该模拟电压信号经采集器数字化处理后，由光缆传送给合并器。对于串联感应分压器的工作原理，感兴趣的读者可进一步参考本文

7、后面所列的参考文献，由于受篇幅所限，在本文中就不再过多赘述。1OkV图5光电互感器与电磁式互感器混合应用示意图2．3采集器光电式互感器的采集器用来对经罗氏线圈及串联感应分压器传变来的三路基本的模拟量输人，即电压、保护电流和测量电流，经低通滤波进人模数转换回路，再通过光纤将数据传送到合并器，其与合并器仅通过两根光纤进行能量和数据的传递。图3为采集器的原理框图。模拟量低通滤波和输人模数转换电源回路和t缆回路采样中断提取回路缆回路图3采集器工作原理框图电源回路负责给采集器各部分提供电源，并提图6110kV变电站一次系统图·1·维普资讯http://ww

8、w.cqvip.com2005年第lO期《贵州电力技术》(总第76期)合并器的核心数据处理部分的原理见图4所成本应用方案。在35kV及以