数字式光电电流电压互感器.pdf

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1、第22卷第6期电力自动化设备Voi.22No.62002年6月EiectricPowerAutomationEguipmentJun.2002!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!数字式光电电流/电压互感器张永，罗苏南（电力自动化研究院，江苏南京210003）摘要：概述了数字式光电电流/电压互感器的优点，把数字式光电互感器分为两大类：有源电子式光电电力互感器、无源全光型光电电力互感器，并分别介绍了有源电子式光电电力互感器、无源的Faraday磁光效应光学电流互感器、Pockeis电光效应电压互感器、

2、Kerr电光效应光学电压互感器及逆压电效应光学电压互感器的测量原理，最后介绍了当前国内外的数字式光电电流/电压互感器。关键词：数字式光电互感器；电流互感器；电压互感器中图分类号：TM45文献标识码：A文章编号：1006-6047（2002）06-0047-03电压/电流互感器是电力系统进行电流/电压信其特点是高电位侧有电子电路；后者基于有关光学号采集的重要设备。概述了数字式光电电流/电压传感技术，其特点是在高电位侧没有电子电路。互感器的优点及类型，分别介绍了各类型数字式光2.1有源电子式光电电力互感器电电流/电压互感器的原理，最后介绍了当前国内外这种类型主要基于传统感性、容性和阻性传感

3、的数字式光电电流/电压互感器。技术，利用电子技术进行信号采集和处理，通过光纤输出信号。由于电子电路需要工作电源，一般采取1数字式光电互感器的性能特点了以下几种方式供电：GIS中电线直接供电；直接用随着电力工业的发展，电力系统容量的不断增接在母线上的参数变压器获得电源；采用蓄电池对加，电网电压的提高及智能化一次、二次设备的发高电位侧的电子线路进行供电；超声波电源供电等。展，传统的电磁式互感器已逐渐暴露出其自身的缺2.2无源全光型光电电力互感器点。数字式光电电压/电流互感器［1］是一种无铁芯、这类互感器高电位侧与低电位侧之间没有电的绝缘结构简单可靠、体积小、重量轻、线性度好、无饱连接，位于

4、高电位的互感器传感头上没有电子电路，和现象且输出信号可直接与智能数字设备接口的新在高压敞开式电器中，使用这类互感器也不会有绝型电力互感器，具有以下突出优点：缘问题。依其原理，又可分为2类：a.数字化输出，简化了互感器与二次设备的接a.采用电场或磁场的直接光效应调制。电流口，避免了信号在传输、储存和处理中的附加误差，测量采用Faraday磁光效应，即线偏振光的偏振向在提高了系统可靠性。这个特性在强电磁环境中保证磁场中发生改变的效应；电压测量采用Pockeis电光信号的精确性和可靠性很重要。效应或Kerr电光效应，即晶体的折射率在电场的作b.信号光纤传输，光信号对电磁噪声不敏感，用下发生变

5、化的效应。采用光纤大大减小了噪声对有效信号的干扰，一次b.采用电场或磁场的间接光效应调制。电流设备与二次设备通过光纤传递信号，提高了互感器测量采用磁致伸缩效应，电压测量采用压电效应。的可靠性。改变晶体的物理尺寸和/或形状，晶体物理尺寸或形c.因无铁芯，绝缘系统简单，数字式光电电流/状的改变通过光测量，例如：通过缠绕在晶体上的光电压组合互感器比传统的单一电容分压电压互感器纤测量，从而间接地测量电流或电压。体积小、重量轻，这不仅减小了变电站的面积，也减3光电式电力互感器的测量原理小了相关设施的成本。d.在数字式光电电流/电压互感器中没有绝缘3.1有源电子式光电电力互感器的原理油，这就消除了

6、因为油的泄漏或变质对互感器检修有源电子式光电电流互的不便，更为重要的是从根本上消除了爆炸的危险。感器采用Rogowski线圈感应因为无铁芯，所以没有磁饱和、铁磁震荡等问题。被测电流。如图1所示，2数字式光电电流/电压互感器的分类Rogowski线圈套在一次导电杆上，由Rogowski线圈输出的数字式光电电流/电压互感器按传感原理分为信号u（t）是导电杆中电流有源电子式和无源全光型2种基本类型。前者基于（it）的导数值：电磁感应原理，但利用现代电子技术进行信号处理，图1Rogowski线圈u0nSM=（1）Fig.1TheRogowskicoii2!r收稿日期：2001-08-10电力自

7、动化设备2002年pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppd（it）利用检偏器将角度!的变化转换为输出光强u（t）=M（2）dt的变化，根据马吕斯（Malus）定律，将偏振面的偏转式中M是仅取决于线圈尺寸的比例系数，n为线变换为光强的变化间接测量偏转角!，当线偏振光圈匝数，S为每匝线圈的横截面积，r是线圈中通过检偏器时，输出调制光强为［l］心与导电杆中心之间的