电子式互感器的关键技术及应用-黄建华.ppt

电子式互感器的关键技术及应用 国电南京自动化股份有限公司 黄建华 目录 定义及分类 基本原理 关键技术 几点思考 结论 电子式电流互感器的定义及分类 根据IEC60044-8?Electronic current transformers?(2002)的定义： 光学电流互感器（光学玻璃、全光纤、光栅） 空芯电流互感器（传光型） 铁心线圈式低功率互感器（传光型） 电子式电压互感器的定义及分类 根据IEC60044-7?Electronic voltage transformers? (1999) 的定义： 光学电压互感器（传感型） 阻容分压型电压互感器（传光型） 光学电流互感器的基本原理 根据Faraday磁光效应,线偏振光在磁场的作用下,其偏振面会发生旋转。 光学电流互感器的基本原理 光学玻璃型 全光纤型（FOCT) 偏振检测方法 干涉检测方法 光学电流互感器的基本原理 由于线性双折射的存在，将使得电流测量灵敏度减小，并且不稳定。 减小了电流测量灵敏度。 这是因为双折射使线偏光的两个正交光振动分量之间产生一个位相差，结果输出光变成了椭圆偏振光。 对于不同的入射偏振面，传感器具有不同的测量灵敏度。灵敏度随偏振面方位的改变而周期性变。 测量灵敏度受外界温度的调制。 光学电流互感器的基本原理 在光纤电流传感器中，由于光纤内存在的线性双折射对于温度与振动等环境因素变化十分敏感，而双折射会造成偏振光偏振态输出的不稳定，影响测量的精确度，因此利用各种方法降低双折射是FOCT实用化过程中需要解决的关键问题。 采用保偏光纤是最主要的技术手段。 保偏光纤是利用光纤的双折射特性、对传输的偏振光的偏振态能够加以保持并传输的光纤。（螺旋（Spun）光纤、扭转光纤等） 光学电流互感器的基本原理 基于干涉检测方法的全光纤电流互感器（FOCT） 干涉型的FOCT并不是直接检测光的偏振面的旋转角度，而是通过受Faraday效应作用的两束偏振光的干涉并检测其相位差的变化来测量电流。 干涉型FOCT主要可以分为Sagnac环形结构（也称Loop结构）和反射结构（也称in-line结构）。 光学电流互感器的基本原理 基于Sagnac反射结构的FOCT 光学电流互感器的基本原理 基于Sagnac反射结构的FOCT 光学电流互感器的基本原理 基于Sagnac反射结构的FOCT 空芯电流互感器的基本原理 整个线圈均匀地绕在非磁性骨架上，由全电流定律和电磁感应定律可得到线圈互感系数M 低功率电流互感器的基本原理 LPCT仍然是基于电磁感应原理的铁芯CT，它实际上代表了传统CT的发展。 特别之处在于所用的铁芯材料是微晶合金铁芯 ，并且集成了一个取样电阻，将电流输出转换成电压输出。 光学电压互感器的基本原理 基于Pockels效应:电光晶体在外电场的作用下,其折射率会线性地发生变化,从而使偏振光的两个分量之间产生位相差。 电容分压型电压互感器的基本原理 10kV、35kV一般采用电阻分压。 110kV以上一般采用电容分压或阻容分压。 传统互感器与电子式互感器的比较 传统CT、PT、CVT CT、PT测量准确度高，温度稳定性好；可靠性高（故障率？） CVT体积小,成本低 CT具有铁芯结构，易发生磁饱和，造成保护拒动或者误动；PT、CVT（补偿电抗器、中间变压器）易产生铁磁谐振； 高频响应差，新型的基于高频暂态分量的快速保护难以实现 传统互感器与电子式互感器的比较 电子式互感器 没有铁芯，无磁饱和现象，提高了故障测量的准确性 绝缘结构简单，没有因含油而产生的易燃、易爆炸等危险 ECT二次侧开路时不会产生危险的高压 抗电磁干扰能力强 频率响应范围宽，可促进保护新原理的研究 适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化发展的方向 关键技术 电容分压型的电子式电压互感器 光学电流、电压互感器的关键技术 光学电流、电压互感器被认为是传统互感器的理想替代品 ，但是经历了几十年的发展，仍然没有得到大面积的推广应用—— 造成OCT长期漂移的主要因素 温度 使传感头内部产生线性双折射 使材料的Verdet常数发生变化 振动 造成光强的波动 产生应力双折射 造成OCT长期漂移的根本原因 光学传感头为开环结构,测量原理为偏差式测量原理，因而测量准确度难以提高。 测量原理的分类 偏差式测量：在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。 零位式测量：在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。