光纤互感器原理及其在电力系统中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com箜鲞型湖北电力VDo1．3OAdd2006年12月ec．2oID16光纤互感器原理及其在电力系统中的应用彭武红，杨曼t(湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430024)[摘要】以电子式互感器和光纤通讯网为基础构成的数字化变电站已成为电力自动化技术发展趋势。介绍了光纤互感器的工作原理，总结了光纤互感器的优越性。同时介绍了光纤互感器在国内外电力系统中的应用情况。描述了光纤互感器在电力系统中广阔的应用前景。[关键词]光纤；互感器；原理；应用[中图分类号】TN452．94；TM451．7[文献标识码】A

2、[文章编号】1006—3986(2006)增-0038-04互感器是电力系统中不可缺少的重要设备，其其中有些类型的光纤电流互感器和光纤电压互感器作用是按比例将输电线路上的高电压和大电流降到已经在电力系统中运行。可以用仪表直接测量的标准数值，以便用仪表直接1．1光纤电流互感器的原理进行测量。随着电力系统日益向高电压、大容量方以国外新开发的一种光纤电流互感器为例对其向发展，以及计算机技术的发展应用，给部分电气设原理进行简单介绍。这种光纤电流互感器利用原有备的制造、运行等带来了一些新的问题。如传统的的电流互感器主体装置，通过置于线路一次侧的罗互

3、感器(即TA、TV)在绝缘强度、抗电磁干扰能力、哥夫斯基(Rogowsky)线圈将电流信号转换成电压响应速度、测量精度与灵敏度、动态范围、易发生饱信号，经过A／D转换和光调制后转换成光信号，经和等方面都面临一些困难，而且传统的互感器输出光缆传送到用户端的测量和保护装置。由于光纤电电平与现有的SCADA系统也不匹配。流互感器采用的光学材料本身都具有优良的绝缘性光电式电流电压互感器(即OTA、OTV)采用新能，因此该方式无须采用高压侧与低压侧之间的电型传感原理，利用近年来发展起来的光电子、光通隔离，就可以自然保持低压侧的安全，另外对高压侧信、

4、激光及微电子技术，能有效地克服传统电力互感的电流互感器线圈来说负荷几乎是恒定的，并且荷器的缺陷，同时能以光数字信号输出，为电力系统的载很小，所以一次电流互感器线圈的尺寸也可以减安全运行、节约成本、优化二次设备提供了坚实的基小，甚至可以考虑取消电流互感器的铁芯。这种光础。由于采用光电转换技术的高电压互感器系统的纤电流互感器的一次侧采用罗哥夫斯基环的结构，信号传输用光缆替代了传统的电力电缆，我们将这将电流信号转换成电压信号。也有光纤电流互感器种互感器称为光纤互感器。光纤互感器分为光纤电采用在环中安装法拉第元件作为传感器，利用法拉流互感器和光纤

5、电压互感器。以电子式互感器和光第电光效应直接将电信号转换成光信号。纤通讯网为基础构成的数字化变电站已成为电力自这种电流互感器无须电磁线圈，但能灵活地反动化技术发展最有前景的方向之一。映磁场变化，式(1)为环出口端子间感应电压公式。，1光纤互感器的原理=s(环绕电流的磁场强度线积分)(1)t／,l,采用光学设备进行电信号的测量，常利用光的式中S一敏感系数；相位调制和偏振调制，以及处于能量场中的光敏材一环出口端子间感应电压。料的电光效应，通过对某些光学物理量的检测来获由于不需要电磁线圈，这种光纤电流互感器突得待测电学物理量的值。由于光的调制方

6、式不同，出的优点是不会产生饱和，信号传输采用光缆，抗电采用的电光效应也不一样，目前国内外已经研制出磁干扰能力强，并且体积小，重量轻，绝缘性能好。很多种类型的光纤电流互感器和光纤电压互感器，1．2光纤电压互感器原理与传统的电容式电压互感器相类似，光纤电压[收稿日期]2006—11．12互感器将正比于高压线路电压的低压电信号通过[作者简介]彭武红(1974一)，男，湖北孝感人，工程师。A／D转换和光调制转换成光信号，经光缆传送到用·38·维普资讯http://www.cqvip.comVo1．3OAdd湖北电力2釜006Q年鲞12型月Dec．

7、2006户端的测量和保护装置。也有的光纤电压互感器将对应于每组光纤电流互感器，有两组A／D转换正比于高压线路电压的低压电信号通过晶体的波克模块。保护和测量信息分别送人两组A／D转换模尔斯效应转换成光信号，再通过光缆传送到用户端块后，转换成数字量，信息叠加后送往通信单元，两的测量和保护装置。由于现有光敏材料的耐受电压组A／D转换模块提供的信息可互为备用，以提高设只能达到10kV左右，要进行高压测量必须采用分备运行可靠性。压装置，这点与电容式电压互感器类似。(2)A／D转换模块及传输光缆Jr目前国内外已开发的光纤电压互感器就采用电根据公式VR

8、=SU,I，光纤电流互感器采集到的Ⅱ‘容分压器。但与传统的电容式电压互感器不同的是，这种光纤电压互感器是利用光敏材料的电光效信号必须经过积分才能转换成相应的电流信号，因此在进行A／D转换前还应