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1、科技情报开发与经济SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2007年第17卷第7期文章编号:1005-6033(2007)07-0159-03收稿日期:2007-01-11传感器在电力系统中的应用12李聪华,温丽颖(1.天津泰达工程设计有限公司,天津,300457;2.中铁电气化勘测设计研究院,天津,300250)摘要:介绍了传感器的发展现状、工艺结构及工作原理、优点和不足,同时阐述了改进措施以及应用和发展前景。关键词:电流传感器;电压传感器;罗哥夫斯基线圈中图分类号:TM76文献标识码:A随着电力技术的进步,输配电设备正向
2、着智能化、组合化、紧凑型、免维护、远程监控及状态检修等方向发展,微机保护及通信技术逐步普及。互感器(电流互感器和电压互感器的统称)是电力系统组成中的重要电气设备,主要承担电量采集和电气隔离的功能。在实际应用中,它已暴露出诸多不足,表现为:(1)为满足精度要求,电流测量和保护相互独立,线圈数量多、设备体积大。(2)受铁芯磁饱和影响,电流互感器动态有效工作范围窄,精度波动式中,u(1t)正比于di(1t)/dt,为能直接得到i(1t),需引入RC积分电大。路。经过RC积分后,输出电压u(2t)正比于i(1t):(3)互感器二次侧发生开路和短路时,会出现危险过电压或
3、过电流,11di(1t)Mu(2t)=RC·!u(1t)dt=RC·!Mdtdt=RCi(1t)危害设备及人身安全。(4)存在铁磁谐振的危险,会烧损互感器,影响保护动作。2.3主要特点(5)小变比、高精度、大输出容量的互感器难制造,制约开关柜小型(1)线性输出,精度高、稳定,工作范围广。电流传感器采用空心线圈化。结构,不存在励磁电流和磁饱和问题,在全测量范围内均呈线性,可以准(6)产品规格多,设计选型、采购制造、运营维护等成本高。确测量电流量。从理论上讲,只要一种电流传感器就可取代所有的传统受其工艺结构和工作原理的限制,互感器很难从根本上解决上述问电流互感器,
4、但考虑到回路的经济性及RC积分回路的误差,将其分为小题。电流和大电流两类,所能测量的最小和最大电流主要由内部的电子回路所决定,目前有效工作范围为0.5Ie～2Ie。1传感器的发展现状一是由于不存在励磁电流,消除了电流相位差,提高了测量精度。二是不存在磁饱和,使得输出呈线性,在整个有效工作范围内测量精度保传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成测量信号的电持稳定,见图2。如:KECA_A1型800A/150mV的电流传感器,可保证一子器件,能输出电压、电流、频率等多种形式的信号,满足信息传输、处次电流在400A～1600A范围内变化时,传感器及微机保护装置
5、的整体理、记录、显示、控制等功能要求。它具有结构紧凑、体积小、线性度好、灵输出精度基本保持稳定值,且不超过1级。敏度高等优点,在电子电气、工业自动化、计算机等领域中广泛应用,已形成一套成熟的理论和技术,如应变式传感器、电感式传感器、压电式传感器等等。传感器输出的信号弱、功率小,通常与电子器件配套使用。如与传统继电器配套,需经转换电路对输出信号进行放大和运算调制。正是由于接口不匹配,曾经限制了传感器在电力系统中的应用。随着微机保护、光纤通讯及信息网络技术的发展,特别是数字式智能测控保护综合装置的成功研制,解决了装置间的不匹配问题。随之,传感器技术在电力系统中高压
6、领域的GIS(气体绝缘开关柜)中得到应用,完全替代或取代传统互感器,以下对电流传感器和电压传感器进行介绍。2电流传感器(2)体积小,利于开关柜小型化。电流传感器无传统的铁芯,体积小、重量轻。与微机保护装置相配套,可取代常规分励元件,简化二次回路,2.1工艺结构使开关柜小型化成为可能。电流传感器的基本元件是罗哥夫斯基线圈,其最常见的结构形式为(3)输出弱信号,消除开路过电压危险。输出为mV级电压信号,即无铁芯的环状线圈,又称空心线圈,发明于1912年,见图1。便二次侧出现开路情况,输出电压也不过太大,不会产生危害。2.2工作原理(4)宽动态测量范围,规格少,标准
7、化程度高。除了上述优点,电流传电流传感器利用电磁感应原理工作,随着主回路电流的变化,在线感器还具有宽动态测量范围的特点,通过在装置上设置分组抽头,可实圈输出端产生感应电压u:现一组装置覆盖常规若干组互感器的工作范围。如KECA_A1型传感器,ns!di(1t)di(1t)u(1t)=2r!·dt=Mdt设有80A/150mV,300A/150mV,800A/150mV这3个档,通过转换挡159李聪华,温丽颖传感器在电力系统中的应用本刊E-mail:bjb@mail.sxinfo.net科技研讨位,可覆盖40A～1600A的额定一次电表1传感器与传统互感器经济技
8、术性能对比流,并保持稳定的精度。项目电
