全光纤电流互感器介绍

PCS-9250-OAC系列互感器技术难点
¾光学互感器系统中光学器件性能不完善（如 光纤受压等）影响系统输出精度
FOCT技术难题及我们的解决办法
→PCS‐9250系列全光纤互感器在光路中大量 采用互易结构，传感光信号在发送和接收时 通过同一光纤和同样的光学系统，可以克服 大量的光学系统缺陷，同时提高了系统抗振 动、抗干扰和抗温度变化等性能
¾ 安全优势： 绝缘结构简单，无爆炸、无二次开路危险
¾ 成本优势： 220kV以上时，绝缘成本大幅降低 大量采用光纤，成本低
¾ 性能优势： 动态范围大，可测交流/直流，无磁饱和，频带响 应宽，抗干扰能力强
全光纤电流互感器原理
¾ 磁场中的传感材料（磁光玻璃或光纤）内传输的偏 振光的偏振方向会因磁场发生旋转，这个旋转角叫 Faraday旋光角。
¾体积小，重量轻
¾抗电磁干扰能力强
PCS-9250全光纤互感器技术特点
¾绝缘可靠 ¾利用同一光纤环的超大测量范围，能同时满
足测量的高精度及保护的大动态范围要求 ¾光学互易设计保证了系统的抗干扰能力 ¾独有的算法可以保证系统的长期可靠性 ¾具有良好的暂态特性 ¾可支持IEC60044-8、IEC61850-9-1/2等多种
PCS-9250全光纤互感器应用业绩
¾相继在佳木斯 220kV花马变 、绍兴110kV 大侣变等变电 站投入运行
PCS-9250全光纤互感器应用业绩
PCS-9250全光纤互感器应用业绩
ＴＨＥ ＥＮＤ
谢 谢！
PCS‐9250系列 全光纤电流互感器
PCS-9250全光纤互感器发展背景
¾常规互感器的缺陷
绝缘、饱和、爆炸、谐振、谐波、精度、接口等
¾材料技术、微电子技术及通信技术的发展
¾智能电网的现实需求
电流互感器的类型
项目
电磁式互感器
测量原理 敏感元件 能否侧直流 直接数字输出 线性度 满足精度的测
量范围 频带
通信协议 ¾丰富而可靠的自检和告警功能，实时监控光
纤、光学元件和电路元件等的运行状态 ¾合并单元采用插值法实现光学互感器的同步
PCS-9250全光纤互感器技术难点
¾一般的全光纤互感器的测量精度与传感光纤 中的双折射现象息息相关，而双折射会受到
温度的影F响OC，T从技而术存难在题随及温我度们变的化产解生决的办精法
可提供数字接口，模拟接口也可提供；
支持IEC60044-8、IEC61850-9-1/2规约 －40～＋50℃ 通过IEC60044－8中规定的所有项目
PCS-9250系列全光纤互感器
全光纤互感器安装方式
¾独立支柱式 ¾GIS集成式 ¾套管式 ¾悬挂式
GIS用全光纤电流互感器
¾传感光纤环安装方式灵活，且有着优良的抗 电磁干扰能力，特别适用于电磁场复杂的 GIS中.
PCS-9250全光纤互感器性能指标
电压等级： 精 度：
动态范围大： 暂态特性好： 高 带 宽： 环保节能： 安全可靠： 运输安装成本低：
接口灵活：
温度范围宽： 抗电磁干扰能力强：
66kV～1000kV 测量：0.2s、0.2、0.5级 保护：5TPE 测量：30Arms到20000Arms； 保护：100kA； 短路电流63kA，3s 0Hz～4kHz 不充油，不充气，无铜耗； 无二次开路危险 体积小，重量轻，安装灵活； 测量、保护一体
¾传感光纤环无发热，不会因电流增大影响测 量精度
¾无饱和，动态范围大，可测量超过10倍额定 值的直流电流
¾传感光纤环不易受外界电磁场干扰
直流用全光纤电流互感器技术参数
电压等级： 额定一次电流Ipr （ ADC ） 额定短时热电流Ith（ kArms） 额定动稳定电流Idyn（ kAcrest ） 直流电流测量范围 测量精度 阶跃响应 谐波电流测量误差 采样率
度漂移
→ PCS‐9250系列全光纤互感器在结构设计和 工艺选择上着手，采用特殊的光纤缠绕方式 ，有效地抑制了温度漂移
PCS-9250全光纤互感器技术难点
¾光学互感器系统长期运行后，光源的输出功 率可能随时间而产生衰减现象，会影响系统
的精度和F稳OC定T性技术难题及我们的解决办法
→ PCS‐9250系列全光纤互感器采用了特殊 的电路处理方案，同时开发了独有的算法系 统，消除了光源功率不稳造成的影响，保证 了系统运行的精度和稳定性
长期可靠性 抗电磁干扰
运行能耗 安全性能
电磁感应 电磁线圈
否 否 差 小
窄 差 好 大 差
有源电ห้องสมุดไป่ตู้式
电磁感应 空心线圈
否 是 差 小
窄 差 差 大 好
电子式互感器
无源电子式
磁光玻璃式
全光纤式
法拉第效应
法拉第效应
光学玻璃
光纤
可测但精度低 可测且精度高
是
是
差
好
小
大
高
高
差
好
好
好
小
小
好
好
全光纤电流互感器的优势
¾传感光纤 环直接套 在变压器 套管底部 ，安装方 法简单
变压器套管式互感器安装
悬挂式全光纤电流互感器
¾因地制宜，可以 灵活安装在线路 上各个位置
¾便于站内改造
全光纤电流互感器被测电流类型
¾AC用
¾DC用
直流用全光纤电流互感器优势
¾传感光纤环可无差别的测量直流和交流电流 ，可沿用交流互感器技术和结构
¾其安装方法和电子式互感器类似，不同之处 是GIS集成式全光纤电流互感器无需安装远 端模块。
GIS互感器安装结构（单相）
¾每一个传感光 纤环能同时提 供保护和测量 电流
¾两个传感光纤 环互为备用
¾结构更为简单
GIS罐体中互感器安装（单相）
三相共厢式GIS互感器安装
传感光纤环
光缆
变压器套管式全光纤电流互感器
¾ 磁场与一次电流成正比， Faraday旋光角与磁场成正 比。检偏器输出光的光强信号携带Faraday旋光角的 信息，可得一次电流。
ϕ
=V
⋅H
⋅ L , Pout
=
P0 2
(1 + cos ϕ )
PCS-9250系列全光纤互感器结构
¾ 传感元件和传输元件都是光纤 ¾ 输入和输出光路通过同一根光纤，抗干扰能力大大
提高，安全可靠性高 ¾ 传感光纤环闭合结构杜绝了光纤环外的干扰影响
PCS-9250系列全光纤互感器原理
传感光纤环
反向 传输 绝 缘 子 偏振光
保偏 光缆
正向 传输
偏振光
耦合器
相位调 偏振器 制器
宽带 光源
探测器
PCS-9250系列全光纤电流互感器
PCS-9250全光纤互感器与二次设备接口
PCS-9250系列互感器结构特点 ¾传感环安装方式灵活
500kV、800kV 1000、2000、3000、4000、5000 4、8、12、16、20 10、20、30、40、50
～ 10% Ipr 600%Ipr ～ ±0.2（ 10% Ipr 120%Ipr ）
小于125μs 小于±2.5%（ 2～50次谐波） 10k
型式试验报告
¾相继在西高所通过 110kV、220kV和500kV 独立式全光纤电流互感 器的型式实验。