电子式互感器PPT课件
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18
高电位侧的电源供应问题
特制CT线圈从母线采电的供能方式 激光供能方式 蓄电池或太阳能电池供能方式 超声电源供能方式
19
特制CT线圈供能方式
采用接在母线上的参数变压器获得电压信号，对 其进行整流、滤波、稳压后供给后级的电子线路
问题是母线中电流变化范围很大，从空载电流到 额定电流，以及发生故障时的短路电流和雷电冲 击电流 ，都要求保证直流电源的可靠输出
16
小信号铁芯CT（低功率线圈） （测量稳态信号－测量用）
LPCT二次回路要并接一阻值较小的电压取样电 阻，该电阻是LPCT的一个组成部分，等效电路 如Us下 R：shNNpsIp
Us为LPCT电压输出 Ip为一次侧电流 Rsh为采样电阻 Np为一次绕组匝数 NS为二次绕组匝数
17
小信号铁芯CT（低功率线圈） （测量稳态信号－测量用）
在母线电流为零的情况下，这种方法不能提供足 够的电压输出来维持传感头的工作
20
激光供能方式
采用激光器从地面低电位侧通过光纤将光能传送到 高电位侧，再经光电池将光能转换成电能，再经过 DC－DC变换后，提供稳定的电压输出
优点：纹波小、不易受外界干扰， 摆脱了高压母线电流大小和电压高低的影响，
这种供能方式的互感器可以对母线进行故障检测 缺点：价格比较昂贵、寿命短、光电池转换效率低，
• 光纤传输，光纤绝缘子 • 信号接收单元 • 电子式互感器校验仪
1
2
3
1—输电线
2—传感头
4
3—绝缘子串
4—接线盒
5—拉杆
6—传输光纤
5
7—电子元件
7 6
电子式电流互感器 现场安装示意图
ECT现场图
电流互感器样 机（传感头）
23
Biblioteka Baidu
567
1
4
9 8
传感头部分装配原理示意图 1-导电杆、 2-电源板、3-电源变压器、4-A/D采集板、5-罗 果夫斯基线圈、 6-铁芯线圈 7-铁芯线圈外围电路板、 8-金具、 9-外壳
按高压部分是否需要工作电源分：
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
1. 高压电流互感器分类
依据高压电流互感器的发展历程,将其分为四代: 第一代: 电磁感应原理
绝缘介质: 油
1A或5A模拟量输出
第二代: 电磁感应原理
绝缘介质: SF6,或干式环氧材料绝缘 1A或5A模拟量输出
第三代: 电磁感应原理
一次传感器为罗氏线圈或小功率CT 高压侧信号通过光纤传送至低压侧 1A模拟量或数字量输出
第四代: 法拉第磁光效应原理
一次传感器为磁光玻璃 信号通过光纤传输 1A模拟量或数字量输出 变比可调
2. 电子式电流 互感器结构和原理
•传感头 Rogowski线圈（测量暂态信号－保护用） 小信号铁芯CT（测量稳态信号－测量用） A/D采样及温度补偿 电能供应
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Ra
r
dr
Ri
h
I(t)
R0
+ e(t) -
+
Rc Uout
-
L
+
i(t) Rc Uout
-
图 罗果夫斯基线圈原理图及等效原理图
12
Rogowski线圈介绍
首先设线圈每匝中心线与导线中
心线间的距离为r，穿过线圈每匝
的磁场均为Br，且线圈共有n匝，
每匝的面积均为S，0 为真空导 磁率，则可得：导线电流I(t)与
功率不足，要求电子线路选用低功耗元件
21
信号接收机的主要作用
将传感头通过光纤传递下来的光脉冲信号转换成 电脉冲信号，并进行放大处理。
达600＊20＝12000A，实现如此大范围内信号的准 确测量难度是很大的
15
Rogowski线圈的几个问题（2）
线圈骨架的选择 水泥、大理石、花岗岩
要求：选择线性膨胀系数小的材料做线圈骨架，
随温度变化，形变越小越好，使线圈所受影响最 小 Rogowski线圈的输出信号通常比较弱，易受外界 电磁场的干扰，应对线圈进行屏蔽，输出信号用 屏蔽双绞线引出
Br 的关系为： BIt/2r
r
0
Rogowski线圈结构图
感应电压u2(t)与I(t) 的关系为：
u2t nS d drB t 2 0 n rS dd (tI)t
输出信号是电流对时间的微分。通过一个对 输出的电压信号进行积分的电路，就可以真 实还原输入电流。
13
有源式电子式电流互感器原理图
Rogowski线圈的几个问题（1）
在测量小信号时，由于Rogowski线圈为空心线圈， 要达到很高的准确度，就要求线圈具有较多的匝 数。
根据国家标准GB1208－1997对电流互感器的规定，
对于测量通道，应保证在小于1.2倍额定电流的情
况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内；
同时对保护通道，能保证在20倍额定电流以内能
够进行保护监测。 假设额定电流为600A，则保护用暂态电流幅值可
电子式互感器概述
电子式互感器概述
电子式互感器按原理划分：
电流互感器
法拉第电磁 感应原理
有源式
电容分压
电压互感器 电
子
电阻分压
式
互
法拉第磁旋
感
光效应
器
电流互感器
赛格耐克
效应
无源式
普克尔
效应型
电压互感器
逆压电
效应型
Rogowski 线圈
低功率线圈
磁光玻璃型 全光纤型
一、电流互感器简介
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。
根据国家标准GB1208－1997对电流互感器的规定，
对于测量通道，应保证在小于1.2倍额定电流的情
况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内； 铁芯采用超微晶合金材料，环形穿心结构，没有
气隙、漏磁少。具有高磁导率，可使其在较小的 截面下互感器测量绕组即可满足精度要求。 由于LPCT损耗小，使得在测量很大的电流时（即 使是短路电流时）也有较高的准确度而不会饱和， 因此LPCT具有较宽的测量范围，在一定的应用领 域内（例如一次电流从几十安到几千安）。
10
Rogowski线圈介绍
Rogowski线圈实际上就是一个缠绕在非磁性骨架 上的空心螺线管
是测量暂态电流的一种常用工具，现在也有用于 测稳态电流的，供计量和保护用
没有铁心，不会产生磁饱和 不直接串联在被测回路中，不会消耗被测回路的
能量 线圈和被测回路没有直接的电的关系，对被测回
路的影响较小
高电位侧的电源供应问题
特制CT线圈从母线采电的供能方式 激光供能方式 蓄电池或太阳能电池供能方式 超声电源供能方式
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特制CT线圈供能方式
采用接在母线上的参数变压器获得电压信号，对 其进行整流、滤波、稳压后供给后级的电子线路
问题是母线中电流变化范围很大，从空载电流到 额定电流，以及发生故障时的短路电流和雷电冲 击电流 ，都要求保证直流电源的可靠输出
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小信号铁芯CT（低功率线圈） （测量稳态信号－测量用）
LPCT二次回路要并接一阻值较小的电压取样电 阻，该电阻是LPCT的一个组成部分，等效电路 如Us下 R：shNNpsIp
Us为LPCT电压输出 Ip为一次侧电流 Rsh为采样电阻 Np为一次绕组匝数 NS为二次绕组匝数
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小信号铁芯CT（低功率线圈） （测量稳态信号－测量用）
在母线电流为零的情况下，这种方法不能提供足 够的电压输出来维持传感头的工作
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激光供能方式
采用激光器从地面低电位侧通过光纤将光能传送到 高电位侧，再经光电池将光能转换成电能，再经过 DC－DC变换后，提供稳定的电压输出
优点：纹波小、不易受外界干扰， 摆脱了高压母线电流大小和电压高低的影响，
这种供能方式的互感器可以对母线进行故障检测 缺点：价格比较昂贵、寿命短、光电池转换效率低，
• 光纤传输，光纤绝缘子 • 信号接收单元 • 电子式互感器校验仪
1
2
3
1—输电线
2—传感头
4
3—绝缘子串
4—接线盒
5—拉杆
6—传输光纤
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7—电子元件
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电子式电流互感器 现场安装示意图
ECT现场图
电流互感器样 机（传感头）
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传感头部分装配原理示意图 1-导电杆、 2-电源板、3-电源变压器、4-A/D采集板、5-罗 果夫斯基线圈、 6-铁芯线圈 7-铁芯线圈外围电路板、 8-金具、 9-外壳
按高压部分是否需要工作电源分：
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
1. 高压电流互感器分类
依据高压电流互感器的发展历程,将其分为四代: 第一代: 电磁感应原理
绝缘介质: 油
1A或5A模拟量输出
第二代: 电磁感应原理
绝缘介质: SF6,或干式环氧材料绝缘 1A或5A模拟量输出
第三代: 电磁感应原理
一次传感器为罗氏线圈或小功率CT 高压侧信号通过光纤传送至低压侧 1A模拟量或数字量输出
第四代: 法拉第磁光效应原理
一次传感器为磁光玻璃 信号通过光纤传输 1A模拟量或数字量输出 变比可调
2. 电子式电流 互感器结构和原理
•传感头 Rogowski线圈（测量暂态信号－保护用） 小信号铁芯CT（测量稳态信号－测量用） A/D采样及温度补偿 电能供应
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Ra
r
dr
Ri
h
I(t)
R0
+ e(t) -
+
Rc Uout
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L
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i(t) Rc Uout
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图 罗果夫斯基线圈原理图及等效原理图
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Rogowski线圈介绍
首先设线圈每匝中心线与导线中
心线间的距离为r，穿过线圈每匝
的磁场均为Br，且线圈共有n匝，
每匝的面积均为S，0 为真空导 磁率，则可得：导线电流I(t)与
功率不足，要求电子线路选用低功耗元件
21
信号接收机的主要作用
将传感头通过光纤传递下来的光脉冲信号转换成 电脉冲信号，并进行放大处理。
达600＊20＝12000A，实现如此大范围内信号的准 确测量难度是很大的
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Rogowski线圈的几个问题（2）
线圈骨架的选择 水泥、大理石、花岗岩
要求：选择线性膨胀系数小的材料做线圈骨架，
随温度变化，形变越小越好，使线圈所受影响最 小 Rogowski线圈的输出信号通常比较弱，易受外界 电磁场的干扰，应对线圈进行屏蔽，输出信号用 屏蔽双绞线引出
Br 的关系为： BIt/2r
r
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Rogowski线圈结构图
感应电压u2(t)与I(t) 的关系为：
u2t nS d drB t 2 0 n rS dd (tI)t
输出信号是电流对时间的微分。通过一个对 输出的电压信号进行积分的电路，就可以真 实还原输入电流。
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有源式电子式电流互感器原理图
Rogowski线圈的几个问题（1）
在测量小信号时，由于Rogowski线圈为空心线圈， 要达到很高的准确度，就要求线圈具有较多的匝 数。
根据国家标准GB1208－1997对电流互感器的规定，
对于测量通道，应保证在小于1.2倍额定电流的情
况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内；
同时对保护通道，能保证在20倍额定电流以内能
够进行保护监测。 假设额定电流为600A，则保护用暂态电流幅值可
电子式互感器概述
电子式互感器概述
电子式互感器按原理划分：
电流互感器
法拉第电磁 感应原理
有源式
电容分压
电压互感器 电
子
电阻分压
式
互
法拉第磁旋
感
光效应
器
电流互感器
赛格耐克
效应
无源式
普克尔
效应型
电压互感器
逆压电
效应型
Rogowski 线圈
低功率线圈
磁光玻璃型 全光纤型
一、电流互感器简介
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。
根据国家标准GB1208－1997对电流互感器的规定，
对于测量通道，应保证在小于1.2倍额定电流的情
况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内； 铁芯采用超微晶合金材料，环形穿心结构，没有
气隙、漏磁少。具有高磁导率，可使其在较小的 截面下互感器测量绕组即可满足精度要求。 由于LPCT损耗小，使得在测量很大的电流时（即 使是短路电流时）也有较高的准确度而不会饱和， 因此LPCT具有较宽的测量范围，在一定的应用领 域内（例如一次电流从几十安到几千安）。
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Rogowski线圈介绍
Rogowski线圈实际上就是一个缠绕在非磁性骨架 上的空心螺线管
是测量暂态电流的一种常用工具，现在也有用于 测稳态电流的，供计量和保护用
没有铁心，不会产生磁饱和 不直接串联在被测回路中，不会消耗被测回路的
能量 线圈和被测回路没有直接的电的关系，对被测回
路的影响较小