浅谈电子式互感器

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1、浅谈电子式互感器一、电子式互感器1电子式电流互感器1.1电子式电流互感器的工作原理工作原理是由Rogowski线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。1.2电子式电流互感器结构电子式电流互感器由位于室外的传感头部件、信号柱、光缆以及位于控制室的合并单元构成。传感头部件由电流传感器（Rogowski线圈），采集器单元（PSSU），取能线圈，光电转换单元，屏蔽环，铝铸件等构成。Rogowski线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，Rogowski线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用信号柱由环氧筒构成支

2、撑件，筒内填充绝缘脂，以增强绝缘并保护光缆。互感器输出的数字信号通过合并单元送给数字化计量、测控、保护装置使用。.1.2.1传感头1）Rogowski线圈Rogowski线圈实质上是将一组导线线圈缠绕在一个非磁性骨架上，线圈两端接上采样电阻组成，其结构如图l所示．由于这种线圈本身并不与被测电流回路存在直接电的联系，因此它与电气回路有良好的电气绝缘．Rogawski线圈骨架采用非铁磁材料加工而成，使传感器没有磁饱和现象，即使被测电流的直流分量很大，它也不饱和，线性度好．Rogawski线圈测量电流是依据全电流的电磁感应原理，当线圈的结构一定时，线圈的互感M为一常量，测量线圈所交链的磁

3、链与穿过Rogawski线圈限定面的电流成正比．不论线圈截面为何种形状，Rogawski线圈的感应电动势均有：，即感应电势e(t)与一次侧电流变化率成正比，相位相差90°．其低频电流等效电路图如图2：图中，Lo、R0、R、Co分别为线圈的自感、内阻、采样电阻、分布电容．由此可得：由于线圈分布电容Co一般较小，可以忽略，所以,,又,故可见，要得到被测的一次侧电流信号，必须对Rogowski线圈二次侧输出的电压信号进行积分，即输出端要接入积分电路将U0还原。2）采集器高压侧数据采集系统是将Rogowski线圈输出的模拟信号转换成数字信号，然后经由光纤传输到低压侧．其主要功能原理是将Ro

4、gowski线圈输出的模拟电流信号输入信号处理电路，并通过多路信号A/D转换器转变为数字信号，通过LED将时钟和数据信号变成光脉冲信号通过光纤传输给低电位侧的信号接收部分。采集器为3路采样，其中一路为测量信号输入，另外两路为保护信号输入，每个通道均为独立A/D同时采样，此双保护采样通道互为自检，当其中一路采样值异常时，可发出告警信号，另一路信号可正常工作，待用户进行设备维护；这样大大提高了设备运行的可靠性安全性；采集器增加了温度采样模块，可对全温度范围内（-40℃--60℃）的采样值温漂进行补偿，提高采样的精度；这样既保障了高压侧与低压侧的电气隔离，又有效地减小了电磁干扰对测量结果

5、的影响．1.2.2电源系统由于电子式电流互感器的传感头安装在高电位侧，并且完全是由电子电路构成，因此必须有相应的电源提供给传感头的电子电路。高压数据采集系统需要5V或l2V的直流电源。高压侧采集器的工作电源同时由一次取能线圈和激光电源提供，两者动态自检，互为热备用。如图3：一电源是从被测电流取用电源，即在被测母线上安装一个辅助电源TA，该TA处于高压端，绝缘要求低，因此结构较简单，因电源CT可能出现故障，还必须并联一激光电源，激光能量传输，即通过O/E转换，将光能转变为电子元件所需的电能。图3采集器电源2电子式电压互感器2.1电子式电压互感器工作的原理1）电子式电压互感器工作原理是

6、通过串级式电容分压器来实现高电压的测量。如图4：U2=C1U1/(C1+C2)由上式可知,只要选择合适的C1,C2容量,即可得到所需的分压比。当线路短路或断路的故障出现的时候，储存在分压电容中的能量可以通过并联在低压侧分压电容上的小电阻R快速释放，从而对线路上的电压变化实现快速响应跟踪测量。这种传感器结构模式的特点在于改善了全电容电压分压器的暂态特性，同时继承了电容分压器原有的优点。图4电子式电压互感器原理图图5CVT原理图2）传统CVT（图5）存在的缺点a)大容量输出的设计使绝缘结构复杂，体积庞大；当实际负荷低于CVT额定输出的25%时，误差就有可能超出相应准确级的规定值。b)C

7、VT内部含有电容和非线性电感元件(中间变压器、补偿电抗器)，在一次突然合闸或二次短路消除产生的过电压作用下有可能产生内部分次谐波铁磁谐振现象，危及CVT本身的安全，影响二次测量、保护的正常工作，c)传统CVT带有中间变压器，且与电压互感器连接的保护继电器入口常有隔离用的铁芯变压器，当线路重合闸时在二次侧感应的电压直流分量可能会导致这些变压器饱和，引起严重的二次侧暂态问题。2.2电子式电压互感器结构2.2.1电子式互感器由位于室外的传感头部件、信号柱、光缆以及位于控制室