光电互感器原理及在电力系统中的应用

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1、彦它搽经验交流GUANGXIDIANYE光电互感器原理及在电力系统中的应用龙伟杰董别致(广西电力科学研究院，广西南宁市530023)【摘要]光电互感器正逐渐应用在电力系统中，本文对光电互感器的工作原理、结构上的特点进行简单分析，同时阐述光电互感器在电力系统中的的应用。【关键词】光电互感器；原理；应用；电力系统1光电互感器原理力系统电压、电流测量的新型测量装置，它是光学电压互感器、光学电流互感器和组合式光学互感器的通称，主要有两种类型。一种是用磁光效应和电光效应直接将电流电压转变为随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，对光信

2、号，一般称无源式；另一种是用电磁感应或分压原理将电电压、电流的测量要求也在不断提高。而互感器作为连接高压流电压信号转变为小电压信号，再将小电压信号转换为光信与低压的一种电器设备也不断地改进和发展，其中对于衡量号传输给二次设备，一般称有源式。互感器先进与否的一个重要指标就是互感器的绝缘问题。对1．1无源型互感器是以法拉第磁光效应为原理设计制造于传统的电磁式互感器来说，由于绝缘成本随着绝缘等级的的装置。其原理如图2所示升高成指数增长，因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求，同时传统互感器存在磁饱

3、和的问题，造成继电保护装置的误动或拒动，而且铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直是传统互感器难以克服的困难。于是，各种针对高电压、大电流信号的测量方法便应运而生，其中，基于光学和电子学原理的测量方法，经过近三十年的发展，成为相对比较成熟、最有发展前途的一种超高压条件下的测量方法。能实现高电压大电流测量的新型光电互感器受到各国学者和工程技术人员的广泛关注。某类型光电互感器的外形如图1所示图2法拉第磁光效应原理图高压传感头绝缘子无源型互感器就是传感头部位没有电源供电的光电电流测量装置。无源型互感器采用法拉第磁光效应原理。无源型互支撑

4、底座感器的特点是：整个系统的线性度比较好，灵敏度可以做得较高；绝缘性能好。它的难点是精度和稳定性易受温度、振动的影响，电子回路复杂等问题，现在主要处在试验运行阶段，大规模的推广运用还有待时日。利用法拉第磁光效应实现的无图1光电互感器源型互感器有全光纤式、光电混合式和块状玻璃式。全光纤式光电互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电的无源型互感器，光纤本身就是传感元件，结构比较简单，但圈2D11．5(总第133期)经验交流店它景CUANCx1DIANYE光纤线性双折射的问题一直是困扰着它的主要难点；光电混头光路的复杂性及全光纤传感头

5、线性双折射、块状玻璃全反合式的精度受到一定的限制。目前使用最为普遍的是块状玻射相位差等技术难点。有源型互感器传感头部件有罗科夫斯璃式无源型互感器，国外挂网实验运行也都是此类型，它是最基线圈、采集器、AD转换器和光发生器LED。工作原理是由罗有实用化可能的类型之一。科夫斯基线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转采用法拉第磁光效应进行电流测量的原理是磁光材料在换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。外加磁场和光波电场共同作用下产生的非线性极化过程。当罗科夫斯基线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，罗科夫一束线偏振

6、光通过置于磁场中的磁光材料时，线偏振光的偏斯基线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要振面就会线性地随着平行于光线方向的磁场大小发生旋转；起支撑作用。绝缘支柱采用硅橡胶绝缘子，内部填充固态硅通过测量通流导体周围线偏振光偏振面的变化，就可间接地胶，起到支撑、绝缘和固定光缆作用。光缆分为数据光缆和能测量出导体中的电流值。用公式表示为：量光缆，从传感头通过绝缘支柱内部引下，送回主控室。传感头部件(采集器、AD转换器和光发生器LED)使用微功耗装0=VfHdl置，功率3O毫瓦。有源型互感器的难点是提供高压端需要的式中0为线偏振光偏

7、振面的旋转角度；v为磁光材料的工作电源，但随着激光供能和高压取能技术的突破，已得到很Verdet常数；l为磁光材料中的通光路径；H为电流I在光路上好的解决。产生的磁场强度。由于模拟输出的光电互感器仍存在传统互感器的一些固由于磁场强度H由电流I产生，式f1)右边的积分只跟电有缺点，现在发展的高电压等级用光电互感器一般都用光纤输出数字信号。光电互感器与传统互感器外形相似．但体积流I及磁光材料中的通光路径与通流导体的相对位置有关，故式f1)可表示为：小，重量轻，主要由传感头、绝缘支柱和光缆i部分组成。光电0=VKI(2)互感器传感头部件的

8、能量来源有两种途径。一是从一次取能，式中K为只跟磁光材料中的通光路径和通流导体的相对由能量线圈感应出电流来提供能量；当一次电流太小，不足以位置有关的常数，当通光路径为围绕通流导体1周时，K=I，故提供能量时，使用能量光缆，由户内激光发