为什么要研发光隔离电子式电流互感器

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1、一、为什么要研发光隔离电子式电流互感器？ 传统电磁式电流互感器由于结构原理上的限制，在绝缘以及测量性能上存在一些固有缺点，而这些缺点使得互感器制造业越来越不能适应 电网容量及电压等级不断升高带来的挑战 ，主要表现在： 　1) 电磁式结构靠油或 SF6 气体绝缘 , 结构复杂，体积大 , 有泄、漏、燃、爆等危险因素，造价高 , 维护难。 　2) 磁滞和磁饱和现象使测量、保护动态范围变小，通频带变窄，难以适应现代大容量电网的使用。 　3) 模拟输出不利于电网计量、保护及监控的数字化、网络化和智能化。 　　而电子式电流互感器可以克服以上缺点，最突出的是依靠光纤实现一二次之间

2、的信息传输，简单、有效地解决了复杂的高电压绝缘问题。传感器摆脱了功率型输出的负担，采用弱信号数字输出，网络化传输，线性测量范围扩大，体积缩小、重量减轻、造价降低，而且电压等级越高，相对造价越低，使用优势越明显。 二、自励源技术—华伟独创发明专利近几年来，随着电网容量及电压等级的不断提高，采用光纤传输作为一、二次绝缘隔离的电子式电流互感器的研发在国内外受到高度重视，其中‘有源式’结构由于其优越的性能、易于实现产业化而得到业界的普遍认同，但是如何获取一次侧电源却是阻碍其发展的最大技术难题，为此，国内外研发者普遍采用由低压侧通过光缆向高压侧输送激光能量的方法，例如国外 AB

3、B 公司以及国内已出现的产品均采用了激光送能方案。其缺点是①有一定的寿命周期；②价格昂贵；③需要附加保证激光源运行的技术条件；④需要监测和维护。为此国内外研发者希望有一种适应恶劣环境、更加安全可靠、永免维护的电源方式，依靠电磁感应直接从待测高压母线磁场获取能量，以此作为高压侧传感器工作电源，是人们研究最早并寄予厚望的一中取能方式，但据国内外文献记载，例如：《高压电器》 2004 年 2 期论文《有源电子式电流互感器中高压侧电路的供能方法》；《电力电子技术》2004 年7 期论文《电子电流互感器高压侧电源方案研究》的论述，由于电力线电流动态范围很大，这种方法存在三个技术

4、难点，其一是一次电流小于3A ，不能获得足够的能量，致使传感器留有‘测量死角’；其二是一次电流增大至数千安以上时，自励电源不易解决有害温升以及高压尖脉冲对器件造成损坏，其三是一次带电到电源正常启动延时（唤醒时间）较长，因此阻碍了自励源供电技术达到实用的程度。 　　该发明揭示了一种从高压电力线磁场获取能量的自励电源装置，其唤醒电流已降至几百毫安；在大至短路电流的范围内能安全稳定的工作；唤醒时间缩短至 5 毫秒以内；并具有自动储能、断电延时守候、免于维护的特点。该装置可为光隔离电子式电流互感器及其它电气隔离型仪表的高压侧电路提供稳定的工作电源，以自励源取代复杂而昂贵的激光

5、送能装置；简化了有源电子式电流互感器的体系结构；增加可靠性和使用寿命；降低整机造价。 　　本发明的核心是‘漏斗效应’器件，其电气特征是：①当电力线电流很小时，取能装置呈现高灵敏度，获取更多的能量送入工作电路，这相当于漏斗的小流量无碍通过的特点；②当电力线电流较大时，漏斗器件限制多余能量的转换和通过；这样就有效的避免了有害温升以及冲击电压，可以在大电流范围内安全稳定地提供的工作电源。 　　为了克服电源启动慢的缺点，本发明有两点改进：自励源在电流较大时（大于 10A ）时会自动存储电能，以此保证线路断电 - 重合闸期间互感器一直处在工作状态，另外，当线路初次带电时，储能可

6、以使电源快速启动，缩短唤醒时间。 　　由于完整自励源技术的出现，必将引起光隔离电子式电流互感器制造技术一个质的飞跃，他的意义在于： 有原电子式电流互感器彻底摆脱了低压侧‘送能’装置的束缚 ， 完整自励源结构的互感器除具有电子式的高精度、大量程、数字化、智能化等优势外，其稳定性、可靠性以及使用寿命将不再是人们担心的问题，为高压电子式电流互感器成为一种值得信赖的工业产品鉴定了技术基础。 　  参考文献 ： 电子式电流互感器高压侧自励源供能方法研究 --- 刘忠战，《高压电器 02/2006 》 　  [原文摘要] 介绍了一种直接从高压母线获取工作电源的电子式电流互感器结构

7、方案，讨论了‘自励源’设计中的若干问题及应对策略，提出磁场取能方案中的限流‘漏斗结构’，给出了整机实验结果。三、电子式电流互感器有哪几类？电子式电流互感器有多种实现方案，所以曾被称为：磁 - 光电流互感器；光电电流互感器；罗氏线圈互感器等，新发布的《 IEC60044-8 》标准统称为电子式电流互感器（Electronic Current Transformers），大致可分为有源型和无源型两大类。 　1) 有源型：指在一次传感头部分需要工作电源，一次传感器可以是 Rogowski 线圈， LPCT 、 HOLL 器件等，由于传感头在高压侧，如何提供