电子式电流互感器的基本原理与应用.ppt

* * 发展与应用 许继在黑河挂网运行的电子式电流互感器 * * 发展与应用 许继自适应光学电流互感器 * * 展望 通过多年探索, 上面介绍的几种主流结构也都有挂网运行的经历及产品出现, 但由于成本、精度、长期运行的可靠性等方面的原因, 目前离大规模替代传统电流互感器还有距离。今后, 除了可能出现新的方法外, 总的发展趋势将集中表现在继续探索解决上述问题的方案上, 并可能在以下方面获得突破: 研究新型传感光纤。随着光纤材料研究的进展, 可能出现高维尔德常数且对温度不敏感的新型传感光纤, 提高全光纤型电流互感器的精度及稳定性。 * * 展望 集成光学的发展。研究集成光学组件, 将光路中用到的有关光学器件集成在一个组件上, 简化系统结构, 提高性能。例如, 目前已经出现的用于光纤陀螺的集成组件, 采用LiNbO3作为功能材料, 将光分路器、相位调制器、偏振器等集成在一个芯片上, 使系统性能大大提高, 经过改进, 这种集成组件可望用于全光纤型电流互感器。 磁光玻璃型传感头结构设计。在保证反射保偏性的前提下, 优化光路设计,提高传感头的易加工性。另外，还可进一步降低磁光玻璃各部分的温度梯度，实施无应力组装。 * * 展望 空心线圈电流互感器的可靠性设计，主要包含： 冗余设计：冗余设计是提高设备可靠性的常用方法。在电子式电流互感器中，构成保护通道的空芯线圈、A/D转换器都必须采用双重化的冗余设计。 自检功能设计：对于关键器件，如电源模块、A/D变换器等必须具有基本的自检功能。 电磁兼容设计：采用CT 供电或CT 复合型供电的电子式互感器，需要采取保护措施，使得一次短路时的大电流冲击不会对供能CT 构成损坏。同时，还必须考虑一次短路电流对低功率铁芯线圈后续取样电路的冲击及较大的di/dt对空芯线圈后续保护通道电子电路的冲击。 安全性设计：由于采用了大功率激光器供能，必须采取保护措施，以防大功率激光在运行维护中可能对运行维护人员造成的伤害）。 * * 展望 电子式电流互感器校验方法 电子式互感器的比差可按照电磁式互感器的理解，电子式互感器的相位误差却比电磁式互感器的复杂,相位差系一、二次信号间总的相角差,对模拟输出系一、二次电流相量间的相位移之差,对数字输出系一次侧某电流出现时刻与二次数字化数据集传输启动时刻间的时间差。 对模拟输出而言,传统TV 定额二次电压标准值为100 V ,传统TA 额定二次电流标准值为1 、5A ,而电子式TV 额定二次电压标准值为11625～6.5 V ,电子式TA 额定二次电压标准值为22. 5 mV～4 V。校准模拟输出的电子式互感器需改进校验传统电磁式互感器校验系统。标准器目前还用标准电磁式互感器。由于电子式的TA、TV 的模拟输出都是小电压信号,所以要用标准电阻调整标准电磁式互感器二次输出信号。 * * 展望 电子式电流互感器校验方法 校准数字输出的电子式互感器的标准器目前也用标准电磁式互感器。目前采用比较多的是将标准互感器的模拟输出经A/D转换,然后与被测互感器输出比较。 * * 结束语 电子式互感器是数字变电站的关键装备之一, 电子式互感器的诞生是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然结果。 目前, 电子式互感器测量精度还会受到环境温度的影响, 与常规TA的接口兼容也存在一些问题, 而且长期运行的可靠性也还没有得到很好的解决。 尽管如此，这类新型互感器的性能优越,具有很好的发展前景。可以相信, 随着这些问题的不断完善和解决, 而且基于微机和网络技术的数字化变电站的普遍推广, 在不久的将来, 电子式互感器必将获得更广泛地应用。 * * * * * * * * 磁光电流互感器存在的主要问题 磁光电流互感器存在的主要问题是反射引起的光偏振态变化。 光学块状传感头中，线偏振光是通过多次全反射形成围绕被测电流的光回路的。由电磁场理论可知，当入射角大于临界角时，光矢量的s分量和p分量全反射后会产生一定的相位差，使线偏振光的偏振态发生变化（变为椭偏振光），从而降低测量的灵敏度，这与全光纤电流互感器中线性双折射产生的效果是一样的。因此，如何消除内反射引起的偏振态变化时研制这种传感器的关键。 * * 问题解决方案 正交双全反射法。将构成封闭光路所需的每一次入射角度为45度的全反射都设计成两次正交全反射，由于这两次全反射的入射面是相互正交的，第一次全反射所产生的相位差在第二次全反射中抵消了，因而实现了无相差全反射。日本的Sato在1966年提出。 多层反射膜保偏法。在光学玻璃的各个反射面上镀上特制的多层反射薄膜，并使入射角介于布诺斯特角与临界全反射角之间，则在该反射面上产生的反射无相位差。Kard在1959年提出。但这种方法对膜层材料、厚度及镀膜工艺要求极高，并且一种镀膜结构只对应特定波长的光源。 *