电子式电流互感器研究pag

有源式
0.2级
清华大学
有源式
0.3级
大连理工大学
有源式
0.5级
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国内外研究现状
广州换流站激光 供能的35kV ECT(测直流)
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广州换流站激光 供能的500kV ECT(测直流)
西门子公司制造 运用了一些美国Photonic Power System 公司技术
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（加拿大）NxtPhase公司的磁光式 500kV组合式光电电流电压互感器
▪ 法国ALSTOM、日本东京电力公司、东芝公司也 有研究
▪ 美国的Photonic Power System公司已经初步将 A/D采集式电流互感器产品化，激光供能方式， 在美国、芬兰等国变电站中得到较广泛的应用
▪ 国内清华大学、燕山大学、大连理工大学研究有 源式ECT
▪ 华中科技大学、哈尔滨科技大学、上海科技大学、
重庆大学进行磁光式ECT的研究
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有关研制及生产电子式电流互感器的单位
目前所达到的水平
研制及生产单位
光电互感器
种类
准确度
瑞士ABB公司
磁光式
0.2级
华中科技大学
磁光式
0.5级
加拿大 NxtPhase公司 全光纤式 0.2级
瑞士ABB公司
有源式
0.2级
美国Photonic Power System 公司
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▪ 有源式电流互感器采用的是传统的电阻、电容
等器件，优点在于采样精确度比较高，同无源光 电互感器相比，在结构上更加简单，也比较容易 和计算机实现直接通信，但是它的缺点在于传感 头的电源供应、大范围电流的准确测量问题和电 磁兼容问题。
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我国也正在制定电子式电压互感 器和电流互感器的国家标准
GB/T XXXX.7-200X GB/T XXXX.8-200X
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电子式电流互感器分类
电子式电流互感器主要分两类：
1、无源式－传感头采用磁光晶体或光纤 2、有源式－传感头采用电子器件，需提供电源
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无源式ECT的几种实现方法(一)
电子式电流互感器研究
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1
电子式电流互感器 研制
ECT-Electronic current transformers
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2
电流互感器简介
▪ 互感器是电力系统的眼睛。
▪ 传统的电流互感器是电磁感应式，结构类 似变压器(区别：CT磁密甚小)。
▪ 按用途分：1、测量用将任一数值的交流电流 转换为用标准仪器可以直接测量的交流电流值； 使高压回路与维护人员可以接近的测量仪表绝缘。 2、保护用将任一数值的交流电流 转换成可以供给继电保护装置的交流电流值；使 高压回路与维护人员可以接近的继电器绝缘。
式互感器截然不同，优点在于其传感头在 设计上没有电源的供应的问题，但是这种 互感器对光学技术、光纤技术以及光学材 料的发展有很大的依赖性，研制技术难度 大，成本较高。而且，磁光材料在外界环 境的温度压力等参数变换的情况下的稳定 性也是一个技术上难以解决的问题。
因此，要达到实用阶段还要走很长的路。
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基于Faraday磁光效应的
全光纤型电流互感器原理示意图
LED
起 偏 器
光 纤
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I
检 偏 器 PIN
信 号 处 理
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无源式ECT的几种实现方法(二)
基于Faraday磁光效应的
磁光玻璃型电流互感器原理示意图
LED 驱动
透镜
起偏器
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磁光玻璃
L 检偏器
H
信号 处理
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MOCT的几种实现方法(三)
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电磁感应式电流互感器主要优点
▪ 电磁感应式电流互感器是一种传统的电流 测量和保护设备
▪ 性能比较稳定 ▪ 适合长期运行 ▪ 有长期的运行经验
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电磁感应式电流互感器的缺点
▪ 绝缘复杂 ▪ 不能用于测量直流输电系统 ▪ 磁饱和（将产生大的测量误差） ▪ 铁磁谐振 ▪ 有油易燃易爆 ▪ 体积大，重量重
ADC
整
体式
电
子
结式 构电 图流
互
感
器 20
A/D转换式ECT特点
▪ AD变换器的转换精度高，采样频率高 ▪ 系统的功耗小，可以实现低功耗 ▪ 接收端的电路比较简单，可以直接和计算
机进行通信
▪ 传送的是数字信号，传送过程中抗干扰能
力强
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电子式电流互感器方案的选定
▪ 无源式电流互感器的原理与传统的电磁
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有源式ECT的实现方法
▪ 在高压侧的传感头采用的是电子器件，而 不是磁光晶体或光纤。因此高压侧要有供 电电源。
▪ A/D转换式（即ADC式），实际研制时采 用的方式。
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母线
传感头部分 D C -D C 变 换 器
光电转换器件 (光 电 池 )
采样线圈
1/8 M U X
± 12V
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（加拿大）NxtPhase公司的磁光式 组合式光电电流电压互感器 二次输出指标
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国内外研究现状
ABB公司的磁光式ECT
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电子式互感器标准
IEC60044-7 互感器 (1999)
第7部分: 电子式电压互感器
IEC60044-8 互感器 (2002)
第8部分: 电子式电流互感器
基于Kerr效应测量电流原理示意图 （原理见下页）
激光管 透镜
信号 处理
起偏器
B
磁介质
检偏器
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▪ Kerr磁光效应是指线偏振光在磁化了的 磁介质表面发生反射时，反射光的偏 振面相对于入射光的偏振面会发生偏 转。通过测量偏转角度的大小，就可 以间接测得磁介质外加磁场大小，如 果这个磁场是由高压电流产生，则也 可以通过相应的换算得到电流的大小
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5
电子式电流互感器的优点
绝缘简单 没有磁饱和、铁磁谐振等问题 无二次开路高压 测量频带宽，动态范围大 结构紧凑，体积小，重量轻 适应电力系统自动化数字化要求 无易燃、易爆炸危险
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电子式电流互感器发展现状
▪ 电子式电流互感器是当前国内外研究的热点
▪ ABB公司研制的监测、保护超高压串联电容器组 电流的ECT于1987~1990年全面投运
5V 光纤
温度传感器
电压监测
A /D 转 换 LED
数据
LED
时钟
4M 时 钟 逻辑控制
绝缘子
光纤
时钟 数据
激光器
光强输出调节
温度控制Fra Baidu bibliotek路
电
源
激光器部分
信号处理部分
PIN 放大整形电路
PIN
逻辑控制电路
PC 机
16 位 数 据 串 并 转 换
D /A 转 换 器
RS-232接 口
相位比较器
图 ADC式电编子辑式p电p流t 互感器的整体结构图