光电式电流互感器的发展与应用.doc

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1、光电式电流互感器的发展与应用来源：沈阳农业大学信息与电气工程学院作者：付立思付刚发布日期：2008-4-2518:22:32(阅552次)随着电力系统的发展，发电和输变电容量的不断增加，为了提高电力系统的自动化程度，减小变电站的占地面积和建筑空间，现在设计的互感器'>电流互感器必须满足“数字化、光纤化、智能化、一体化”的要求。数字化是指要尽量淘汰传统的模拟信号的指针式读数盘，而采用数字式的仪表，减小测量中因读数而引起的人为误差。光纤化是指在测量系统中，大力提倡光纤的使用，减小电磁场对测量结果的影响。智能化是指加大微机和网络在电气测量中的运用，赋予互感器一定的自我判断和识别能力，这主要是在

2、外围的电路针对电力系统的发展趋势可以预测，在不久的将来，传统的互感器'>电流互感器将逐步地淡出电力系统，新型实用的产品将取而代之，光电式互感器'>电流互感器就是其中的代表，它完全可满足上述的要求。1光电式互感器'>电流互感器的分类基于磁光效应的光电式互感器'>电流互感器发展到现在，按其原理与结构可分为有源型、无源型及全光纤型三类。1.1有源型有源型光电式互感器'>电流互感器就是高压侧电流信号，通过采样线圈将电信号传递给发光元件变成光信号，再通过光纤传递到低压侧，进行逆变，变换成电信号后放大输出。高压侧电子器件的电源来源于光供电方式、母线电流供电方式以及超声电源供电方式。其结构如图1所示。

3、有源型是较早期的结构，其优点是结构简单，稳定性好，可靠性高。其缺点是取样信号顶部结构复杂。图1有源型光电式互感器'>电流互感器结构1.2无源型无源型光电式互感器'>电流互感器的传感头不需要供电电源。传感头一般用法拉第磁光效应原理制成，处于低电位的光源发出的偏振光经光纤传到高压侧，并通过处于被测电流产生的磁场中。偏振光的偏振面在磁光玻璃中发生旋转，即电流信号偏振调制光波。带电流信号的光波经光纤传到低电位侧，经光-电变换后放大输出。其结构如图2所示。无源结构的优点是结构简单，且完全不采用传统的电磁感应元件，无饱和问题，充分发挥了光电式互感器'>电流互感器的特点，尤其是高压侧无源电子器件，无温

4、度稳定问题，互感器运行寿命容易保证。其缺点是光学器件制造难度大，测量的高精度难以达到，且长期稳定性不高。图2无源型光电式互感器'>电流互感器结构1.3全光纤型全光纤型光电式互感器'>电流互感器实际上也是无源型，只是传感头是光纤本身制成，其余与无源型完全一样。其结构如图3所示。全光纤型光电式互感器'>电流互感器的优点是传感头结构简单，比无源型易于制造，精度、寿命与可靠性比无源型要高。缺点是这种互感器的光纤是保偏光纤，比有源型和无源型两种互感器所采用的普通光纤品质较高，要制造出高稳定性的光纤很难，工艺要求高，且造价昂贵。图3全光纤型互感器'>电流互感器结构2光电式互感器'>电流互感器的优点光

5、电式互感器'>电流互感器不用铁芯做磁耦合，因此消除了磁饱和及铁磁谐振现象，互感器运行暂态响应好，稳定性高，保证了系统运行的高可靠性。电磁感应式互感器'>电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在因开路而引起的高电压隐患。光电式互感器'>电流互感器的高压和低压之间只存在光纤联系，而光纤具有良好的绝缘性能，因此可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离，低压侧不存在因开路而产生高压的危险。同时因没有磁耦合，消除了电磁干扰对互感器性能的影响。电网正常运行时，互感器'>电流互感器流过的电流并不大，但发生短路时，短路电流非常大。电磁式互感器'>电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量并在一个通道同

6、时满足高精度计算和继电保护的需要。而光电式互感器'>电流互感器有很宽的动态范围，过电流可达几万安培。频率响应范围宽。光电式互感器'>电流互感器可以测量出高压电力线路上的谐波，而电磁式互感器'>电流互感器难以进行这方面的工作。不存在因充油而产生的易燃、易爆等危险。绝缘性能好，造价低。电磁式互感器'>电流互感器绝缘结构复杂，电压等级越高，造价越高。光电式互感器'>电流互感器中采用由绝缘材料做成的玻璃光纤，结构简单，造价低。体积小，重量轻，运输和安装方便。适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化的发展的潮流。3光电式互感器'>电流互感器的应用现状1994年ABB公司推出有源型光电式互感器'>

7、电流互感器，其电压等级为72.5～765kV，额定电流为600～6000A。日本除研究500kV、1000kV高压电网计量用的光电式互感器'>电流互感器外，还进行500kV以下直到6.6kV电压等级的GIS用光电式互感器'>电流互感器。我国在这方面也取得了一定进展，特别是近几年，在吸收国外经验的基础上，已有部分厂家生产光电式互感器'>电流互感器。光电式互感器'>电流互感器可以代替体积大而笨重的传统型互感器'>电流互感器，并与断路器组