全光纤电流互感器介绍
浅析P类和TP类电流互感器的特性区别与应用
发表时间：2015/12/9 来源：《科学教育前沿》2015年第8期供稿作者：王生[导读] 大唐国际发电股份有限公司下花园发电厂河北张家口电流互感器作为电气一次设备，其性能将直接影响到继电保护装置的可靠性，进而对整个电网运行的安全与可靠产生重要影响。
王生（大唐国际发电股份有限公司下花园发电厂河北张家口075300）【摘要】本文针对电流互感器的综合特性及实践应用中对其的实际要求做深入分析，结合继电保护对电流互感器的实际应用，对目前市场上现行不同类型的电流互感器进行分类，在通性中查找出特例，以满足不同形式的现场使用。
同时，利用实验室及现场试验等手段，从电流互感器的特性、选择、应用等方面剖析出按照不同电压等级、应用现场条件等因素对电流互感器的选择的分类原则。
针对目前数字化电网试验式的应用，对数字化设备，尤其是新型电子式全光纤电流互感器做理论研究和试验。
【关键词】电流互感器，特性，全光纤，继电保护中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2015）08-018-04引言电流互感器作为电气一次设备，其性能将直接影响到继电保护装置的可靠性，进而对整个电网运行的安全与可靠产生重要影响。
保护用电流互感器要求在规定的一次电流范围内，二次电流的综合误差不超出规定值，因此，有必要对电流互感器的特性进行分析。
对于有铁心的电流互感器，形成误差的最主要因素是铁心的非线性励磁特性及饱和。
根据电流互感器的饱和可分为两类：一类是大容量短路稳态对称电流引起的饱和(稳态饱和)；另一类是短路电流中含有非周期分量和铁心存在剩磁而引起的暂态饱和(暂态饱和)。
目前在电网中继电保护使用的电流互感器主要有两种。
一种是“P”类的电流互感器，如5P20（30、40），这种电流互感器主要用于220kV以下的电网中。
还有一种是“TP”类，主要包括TPS、TPX、TPY和TPZ 4种型式。
其中,TPY型电流互感器已经在国内电力系统中得到广泛应用，用在500kV及以上的电网中，具有抗暂态饱和的功能。
全光纤电子式电流互感器及光学电压互感器产品介绍20130328
*
电磁感应原理的电流互感器已经应用了一百多年，但已不能完全满足智能电网建设的需求。 （1）安全性较差 充油、气，有爆炸危险，存在电磁谐振、二次开路等危险；
爆炸现场
*
1、应用概述
（2）存在磁饱和、动态测量精度差 电磁互感器中的铁磁材料在电网故障时可能出现磁饱和现象，难以适应特高压继电保护快速、准确的要求。
*
率先在国内武高所、西高所通过全光纤电流互感器、光学电压互感器型式试验，电流测量精度0.2S/5TPE，电压测量度0.2/3P，并通过直流测量、63kA(峰值171kA)大电流暂态试验等。
4、成果及应用业绩：成果鉴定
具有优异的频率特性及暂态特性，3dB带宽达10kHz，能够满足IEC60044－8品质测量50次谐波(2.5kHz)测量要求 。
发明专利
已公开
15
201110288611.7
基于电光效应的无源光学电压互感器
发明专利
已公开
4、成果及应用业绩：成果鉴定
*
我公司光纤电流、电压互感器已应用于我国49个智能化变电站重点项目，总数超过1650相，工程应用量居世界首位，运行时间最长超过4年，并实现产品向发达国家的出口（德国西门子公司）。
一种用于GIS腔体的光纤气密引出方法
发明专利
已授权
7
ZL200810226869.2
高可靠光纤耦合器制备方法
发明专利
已授权
8
ZL200810226744.X
一种电光调制器线性度测试装置
发明专利
已授权
9
PCT/CN2011/081579
基于电光效应的光学电压互感器
发明专利
欧洲专利 已公开
10
光纤电流传感器
引言近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。
光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
1 光纤电流传感器1.1 光纤电流传感器概述光纤电流传感器是一种新型的电流传感器，与电磁式电流互感器相比，基于光学、微电子、微机技术的光纤式电流传感器（OFCT），具有无铁心、绝缘结构简单可靠，体积小、重量轻、线性度好、动态范围大、无饱和现象，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点。
这些优点既满足、推动了电力系统的发展，而且应用前景十分广阔。
当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V 称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。
偏转方向取决于介质性质和磁场方向。
上述现象称为法拉第效应。
1845年由M.法拉第发现。
由于光在光纤中，一边反射，一边行进，偏振波相应于曲线的形状会出现旋转。
针对此现象，在光纤的一端设置一块镜面导致光纤中光线的往返，借助光的来回往返，成功补偿和解决了偏振波的旋转问题。
将铅玻璃光纤用于传感器元件，并结合利用镜面的方法，只需把光纤卷绕在载流导体上，用于电流计测的反射型传感器就基本完成。
其次，开发了调制程度的平均处理与信号处理方式，这有利于特性的稳定及噪音的抑制。
此外，对光源、受光元件、信号传输光纤等种类与传感器特性的关系进行了研究，而且，慎重选择了旨在降低成本和实现小型化的传感器制作技术。
目前，光纤传感器技术正朝实用化的方向进展，以适应电力系统的广泛需求。
FOCT简介
附着在隔离开关上
数字科技 引领未来电力
套在变压器母线绝缘子根部
数字科技 引领未来电力
套在罐式断路器出入线绝缘子根部
数字科技 引领未来电力
加速寿命——与光纤陀螺共享同一平台
光学元器件加速寿命试验
光纤陀螺在海南、漠河贮存试验(2005年10月开始)
数字科技 引领未来电力
生产过程控制——产品质量的保证
敏感头安装灵活，方便与 其它设备集成；
敏感头严格遵循安培回路
定律，抗干扰能力强。
数字科技 引领未来电力
大唐淮北电厂——支柱式挂网试运行
数字科技 引领未来电力
220kV及以上GIS 单相安装方式
数字科技 引领未来电力
3
中心 1
抗邻近磁干扰能力强
数字科技 引领未来电力
动模试验（中国电科院）
完美的暂态特性
数字科技 引领未来电力
1.4 NAE系列产品的型谱及应用业绩
NAE-GL系列FOCT组成
敏感环
连接光缆（护套/绝缘子） 电气单元
FOCT的独特优点
数字科技 引领未来电力
1 全光纤电流互感器
1.1 ECT技术及国内外发展现状 1.2 FOCT工作原理
1.3 NAE系列产品的试验情况
1.4 NAE系列产品的型谱及应用业绩
数字科技 引领未来电力
1.1 ECT技术及国内外发展现状 ECT基本分类
按 传 感 原 理
法拉第磁光 效应（1846 提出）
数字科技 引领未来电力
国外OCT发展现状
ABB 2005年光纤式用于电解铝等50kA低压直流测试。
全光纤电流互感器的原理
全光纤电流互感器的原理
全光纤电流互感器（FOCT，Fiber Optic Current Transformer）是一种利用光纤传输信号来测量和监测电流的装置。
其原理基于电流通过导体产生的磁场对光纤的影响。
具体原理如下：
1. 光纤传感器：光纤传感器由一对光纤组成，其中一条光纤作为发送光纤，用来发送光信号；另一条光纤作为接收光纤，用来接收光信号。
2. 光调制器：发送光纤连接到光调制器，光调制器一般采用光电二极管。
当电流通过光调制器产生的电路时，它会产生电流的变化。
这种变化会导致光调制器中的光发生调制，即光的强度发生变化。
3. 磁场感应：将电流通过被测导体上，即可产生一个与电流成正比的磁场。
当电流通过导体时，磁场会穿过光纤传感器的某一部分。
这个磁场的变化会导致光纤产生剪切应力。
4. 剪切应力的传递：剪切应力会传递给接收光纤，导致接收光纤中的光发生相应的调制。
通过测量接收光纤中光的强度变化，可以得到电流大小，实现电流的测量和监测。
全光纤电流互感器具有抗电磁干扰、高精度、宽带宽等特点，适用于高压、大电流等复杂环境中对电流的测量和监测。
全光纤电流互感器控制电路设计
Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ
Ｗｅ ｎ Ｗｅ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ， Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｄｅ ｎ ｇ ｈ ｏ ｎ ｇ （ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ Ａ Ｅ Ｐ ，Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ６ ２ １ ９ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ；ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ－ ｌ ｏ ｏ ｐ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；Ｆ Ｐ ＧＡ；ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ
Alstom全光纤电流互感器介绍
NXCT 全光纤电流互感器绿色、低炭、环保、节能 智能化电网的重要基石! 智能化电网的重要基石!TechnologyGRID阿海珐输配电 ITR 拥有丰富的技术资源支 持RPV Italy RMM Mexico ITR+Capacitors Bushing RMW USA ITR RMG Brazil ITR+Coil阿海珐输配电 AREVA T&D 互感器集团 ITR LINENxtPhase O/E ITRITR+Bushing+Capacitors+Air Core Coil阿海珐输配电互感器（上海）有限公司RMC China ITR+Bushing +CapacitorRMK India RML Germany ITRRMT Finland Nokian CapacitorsITR+Coil+BushingPresentation title - 01/01/2010 - P 2© ALSTOM 2010. All rights reserved. Information contained in this document is provided without liability for information purposes only and is subject to change without notice. No representation or warranty is given or to be implied as to the completeness of information or fitness for any particular purpose. Reproduction, use or disclosure to third parties, without express written authority, is strictly prohibited.电流互感器分类电磁式电流互感器 （材料耗用大，绝缘复杂）混合型光电互感器 (有源式光电互感器 ) 电 流 互 感 器 在高压侧采用Rogwski线圈, 将被测电流转换成电压信号 ，再将电压信号转换成光信号传输。
光电电流、电压互感器的原理
激光器作为入射光的光源，其所发出的光是单色光。激光器发出的光经过单模光纤进入耦合器/分束器分别进入测试臂光纤绕组及参考臂光纤绕组，测试臂光纤绕组绕于圆柱形电致伸缩晶体上，圆柱形电致伸缩晶体的两个电极分别接于儒可夫斯基线圈的两输出端，儒可夫斯基线圈套于通电导体母线）外。当导体中通过电流时在儒可夫斯基线圈的输出端产生电势V，电势的大小比例于导体中通过的电流i。
2、光电电压互感器的工作原理
光电电压互感器就是通过测量普克尔效应产生的双折射所造成的相位差，计算出电场强度即被测的电压值。其原理图如下：
光源1发出一束光，经透镜2、起偏器3成为线偏振光，其偏振方向与普克尔晶体4的两个相互垂直的光轴X、Y成45°。普克尔晶体元件的厚度为L，施加电压两面的距离为d。并施加电压为V，线偏振光通过上述普克尔晶体元件在X、Y轴上的分量产生相位差γ。
⑸光环传感头的加工要求很高使得成本大为提高。
3、光环传感头的样机
尽管光环传感头的加工难度较大，但是在光学加工的工厂还是可以加工出来。另外其抗干扰性强、磁场利用率高、温度的影响较小，前期的光电电流互感器大多采用光环传感头式的电流互感器。我国华中理工大学在广东新会挂网的光电电流互感器采用该方案。1*
三、光纤干涉式光电电流互感器
A*A=a1*a1+a2*a2+2a1a2cos(φ2-φ1)
= a1*a1+a2*a2+2a1a2cos[ (d1-d2) 2π/λ-φ0]
如果振动的相位差φ2-φ1在整个时间内是恒定值，则合振动的总光强随相位差φ2-φ1或光程差d1-d2的变化而变化，合振动的光强由极小值（a1-a2）*（a1-a2）变到极大值（a1+a2）*（a1+a2）光波的这种性质称之为干涉。
光纤电流互感器介绍精选全文
数字科技 引领未来电力
安装在西门子GIS法兰照片
数字科技 引领未来电力
安装在分体GIS法兰示意图
数字科技 引领未来电力
安装在高压套管的示意图
数字科技 引领未来电力
2.2 ECT国内外发展现状
国外发展现状
➢ ABB、西门子（20世纪90年代）
研制成功开环方案的磁光玻璃式OCT 长期稳定性和可靠性存在较大隐患（缺陷）
➢ ABB、Nxtphase（2004年）
研制成功新型闭环光纤电流互感器 采用光纤熔接、数字处理、闭环控制技术，大大提高稳定性 和可靠性（优势） 通过IEC的相关标准，准确度达到0.2级
数字科技 引领未来电力
挂 网 现 场
数字科技 引领未来电力
华东500kV苏州东50 引领未来电力
华东500kV苏州东500kV间隔安装示意图
2040
数字科技 引领未来电力
1/4波片 相位调制器
反射镜
光纤电流传感器原理框图
光源
耦合器1
偏振器 00
耦合器2
SLD
载流 导体
传感光纤环
PIN 信号处理
相位调制器
光纤陀螺原理框图
陀螺光纤环
光电流互感器与光纤陀螺的原理对照
数字科技 引领未来电力
独立绝缘子安装示意图
光学式
有
项目
电磁式互感器 光电
各
混合式 磁光玻璃式
全光纤式
种
测量原理
电磁感应 电磁感应 法拉第效应 法拉第效应
结
敏感元件
电磁线圈 空心线圈 光学玻璃
全光纤电流互感器对线路保护的影响
量调制后转化为光信号 ， 以光缆作为通道传送到对 侧， 解调后直接 比较两侧 电气量的变化 ， 然后根据特 定关系 ， 判定内部或外部故障的一种保护。
的影响。
关键词 ： 光 学； 电流 互 感 器 ； 线路 保 护 文章 编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ ８ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ３— ０ ０ ４ ６— ０ ４ 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ ７ ７ ３ 文 献 标 志码 ： Ｂ
ｌ 引 言
全光纤电流互感器 （ Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ ） 作为 电子式互感 器 的一个 重 要分 支 已得 到业 界 认 可 ， 因其 电气 绝缘 性
至探测器 ， 探测器将其中携带被测电流信息的光强信 号 转换 为电压信 号后送 至双 闭环 控制装 置 ， 双闭 环控 制装置根据电压信号分别完成对两束偏振光的相位置 零 闭环控制和调制波复位闭环控 制 。 。
囊 成光 学嚣 件
２ Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ测 量 原 理
２ ． １ Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ测量原 理
（ ２ ） 动态 范 围大 、 测量 精 度 高 。Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ采用 了 闭 环检 测技 术 ， 在全 量 程 范 围 内均 能保 证 很 好 的测 量 精度 ， 可 同时作 测量 和保 护使 用 。 （ ３ ） 频 率 响 应 范 围宽 。Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ闭 环 系 统 传 递 函 数 是 一 阶惯 性 环 节 ， 是完全线性的 ， 其３ ｄ Ｂ带宽 达 １ ０ ｋ Ｈｚ ， 可 以准 确地 进行 电网暂 态 、 高 频大 电流 与直
尸 ＝ ｆ ＝０ ． ５・ ＾ ’ Ｐ ０・ ［ １＋ｃ ｏ ｓ （ ￣ ＋ ＋竹） Ｊ （ １ ）
双折射影响 ， 信号处理难度较大 ， 目前 比较普及 的是 基于 相位 调制 式 Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ 。相 位 调 制 式 Ｆ Ｏ Ｃ Ｔ是 通 过
互感器的简介
互感器是电流互感器和电压互感器的统称，又被称为仪用变压器。
互感器被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电。
互感器简介互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。
其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。
同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。
互感器原理在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏。
线路中电流电压都比较高，如直接测量是非常危险的。
为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。
显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5等）。
随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。
微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。
微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程）。
电流互感器原理线路图微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。
绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。
微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。
微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。
Kn=I1n/I2n。
互感器的作用是什么电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进行直接测量。
互感器的作用，就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源。
系列全光纤电流互感器介绍
系列全光纤电流互感器介绍全光纤电流互感器是一种利用光纤传感技术实现电流测量的设备，其具有高精度、抗干扰能力强、体积小、重量轻、安装方便等优点。
相比传统电流互感器，全光纤电流互感器在测量过程中可以实现远距离传输和免疫干扰等特性。
全光纤电流互感器通常由光纤传感单元、信号处理单元和控制单元组成。
光纤传感单元是全光纤电流互感器的核心部分，其主要由光纤传感元件、光源和检测器组成。
信号处理单元负责将传感单元采集到的光信号进行处理和转换，转化为电信号。
控制单元负责对光纤电流互感器进行控制和监控。
全光纤电流互感器相比传统电流互感器的一个显著优势是其抗干扰能力强。
传统电流互感器在测量过程中受到电磁干扰的影响较大，从而可能导致测量结果的不准确。
而全光纤电流互感器采用光纤传感技术，光纤可以有效阻隔电磁干扰的影响，从而保证测量结果的准确性。
另外，全光纤电流互感器具有高精度的特点。
在测量过程中，由于电流的微弱变化可以通过光纤传感单元敏感地检测到，因此可以实现较高的测量精度。
在电力系统等对电流变化要求较高的场合中，全光纤电流互感器可以提供更为可靠和准确的测量结果。
全光纤电流互感器的体积小、重量轻，安装方便。
由于采用光纤传感技术，传感单元无需直接与电流被测体相连，极大地简化了安装过程。
相比传统电流互感器，全光纤电流互感器的体积更小、重量更轻，可以适用于空间有限和重量有限的场合，提高了设备的使用便捷性。
此外，全光纤电流互感器还具有较长的传输距离。
光纤的传输距离可以达到几十公里，因此可以实现对远距离电流信号的测量。
这使得全光纤电流互感器适用于电力系统等需要远距离传输信号的场合。
在实际应用中，全光纤电流互感器主要用于电力系统、电气设备故障监测和终端用电监测等领域。
在电力系统中，全光纤电流互感器可以监测电流信号，并提供给控制单元进行实时监测和分析，从而实现对电网运行状态的实时监控。
在终端用电监测中，全光纤电流互感器可以用于记录并监测用户实际用电情况，帮助用户进行用电分析和能源管理。
电流互感器的类型区分
电流互感器的类型区分汇卓电力是一家专业研发生产电流互感器现场测试仪的厂家，本公司生产的电流互感器现场测试仪在行业内都广受好评，以打造最具权威的“电流互感器现场测试仪“高压设备供应商而努力。
按用途分类按照用途不同，电流互感器大致可分为两类：测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组）：在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。
保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组）：在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。
1、测量用电流互感器在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（中国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。
电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。
正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态，输出电压很低。
在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流（如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等），都会在二次侧产生数千伏甚至上万伏的过电压。
这不仅给二次系统绝缘造成危害，还会使互感器过激而烧损，甚至危及运行人员的生命安全。
1次侧只有1到几匝，导线截面积大，串入被测电路。
2次侧匝数多，导线细，与阻抗较小的仪表(电流表/功率表的电流线圈）构成闭路。
电流互感器的运行情况相当于2次侧短路的变压器，忽略励磁电流，安匝数相等I1N1=I2N2电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比I1/I2=N2/N1=k。
励磁电流是误差的主要根源。
测量用电流互感器的精度等级0.2/0.5/1/3,1表示变比误差不超过±1%，另外还有0.2S和0.5S级。
2、保护用电流互感器保护用电流互感器分为：1.过负荷保护电流互感器，2.差动保护电流互感器，3.接地保护电流互感器（零序电流互感器）保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。
全光纤电流互感器中的TEC温控模块电路设计
全光纤电流互感器中的TEC温控模块电路设计郭震; 宋一丁; 闫志辉【期刊名称】《《自动化仪表》》【年(卷),期】2019(040)012【总页数】5页(P41-45)【关键词】半导体激光器; 半导体热电制冷器; 温度控制; PID; ADN8834【作者】郭震; 宋一丁; 闫志辉【作者单位】许继电气技术中心河南许昌 461000【正文语种】中文【中图分类】TH710 引言随着电力系统的快速发展，电网电压等级大幅提高、传输功率的不断增大，传统的电磁式电流互感器由于其易饱和、故障响应时间慢、动态范围及频响范围小等缺点，在继电保护中的局限性日益凸显。
一种新型的全光纤电流互感器以其体积小、质量轻、测量范围大、频率响应宽、抗电磁干扰性能强等优点，将成为电子式电流互感器发展的重要方向。
全光纤电流互感器是基于Faraday磁光效应进行电流测量的。
其中，半导体激光器(laser diode,LD)是全光纤电流互感器中的核心器件。
其工作温度的稳定性与否对于光输出至关重要，将直接影响一次侧电流的采样精度。
因此，必须设计对LD进行温度控制的硬件电路模块，以保证全光纤电流互感器的正常工作。
1 激光器温度控制原理本文中用于温控的半导体激光器，采用的是北京世维通公司生产的型号为SPF0400的光器件。
该光器件内部集成了激光二极管、半导体热电制冷器(thermoelectric cooler，TEC)和负温度系数的热敏电阻。
其中：TEC是电流驱动型器件，可由压控电流源驱动。
该光器件上的压控引脚为温控电路模块提供专用的硬件接口。
TEC的工作原理是利用半导体材料的帕尔贴效应[1-2]，即当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，电偶的两端会出现一端吸热、一端放热的现象。
LD内部热电制冷器结构如图1所示。
图1 LD内部热电制冷器结构示意图Fig.1 Schematic diagram of the thermoelectric cooler in LDTEC的电偶臂为重参杂碲化铋的P型和N型半导体材料，使用导电和导热性都比较好的导电基片使之串联成一个单体。
南瑞数字化电流互感器通过鉴定
南瑞数字化电流互感器通过鉴定
佚名
【期刊名称】《电力技术》
【年(卷),期】2009()7
【摘要】6月5日至6日，为克服传统电流互感器存在的某些弊端，南瑞航天电气研发的数字化变电站关键元器件“NAE—GL系列全光纤电子式电流互感器”在南京通过由江苏省信息产业厅主持的技术成果鉴定。
鉴定委员会专家一致认为，NAE—GL系列全光纤电子式电流互感器解决了光纤电子式电流互感器一般存在的稳定性差，易受温度、外磁场、振动以及应力双折射影响等技术难题；采用闭环控制等技术，测量精度高、频带宽且无饱和现象；技术先进、结构合理、性能可靠，具有自主知识产权，多项技术填补国内空白并达到领先水平，在电网数字化领域有良好的应用前景。
【总页数】1页(P76-76)
【关键词】电子式电流互感器;技术成果鉴定;数字化变电站;自主知识产权;全光纤;信息产业;闭环控制;测量精度
【正文语种】中文
【中图分类】TM452;TM911.41
【相关文献】
1.电子式电流互感器的特点及在中山数字化变电站中的应用 [J], 邱桂洪;
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全光纤电流互感器电信号处理 文涛
全光纤电流互感器电信号处理文涛摘要：随着智能电网建设的深入开展，无源型电子式互感器逐渐成为研究热点。
作为全光纤电流互感器系统的主要功能模块，电信号处理单元的设计显得尤为重要。
对电信号处理面临的难点问题进行了分析，分别设计了对应的采集及调制电路，实现干涉信号的精确提取和调制信号的及时反馈。
经实验验证，该设计有效避免了噪声对系统精度的影响，提高了系统的线性度和灵敏度。
关键词：全光纤电流互感器；采集；调制；精度Abstract：With the development of smart grid construction, the passive electronic transformer becomes a hot research topic. As the main function module of fiber optic current transformer, the design of signal processing unit is very important.In this paper, the problems of the signal processing are analyzed, and the corresponding acquisition and modulation circuits are designed. The accurate extraction of the interference signal and the timely feedback of the modulated signal are realized. The experimental results show that the design can effectively avoid the influence of the noise on the system accuracy, and improve the linearity and sensitivity of the system.Key words: Fiber optic current transformer; Acquisition; Modulation; Precision 引言与传统电磁式电流互感器和有源型电子式电流互感器相比，全光纤电流互感器（Fiber Optic Current Transformer-FOCT）拥有诸多优势，是目前电子式互感器产品研制推广的主流方向。
全光纤电流互感器的故障特征分析与现场检验
ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ＦＥＮＧＺ Ｈ ＯＵ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ＦＯＣＴ（ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ） ；Ｆａ ｕ ｌ ｔ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ；Ｔｅ ｓ ｔ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ；Ｌａ ｒ ｇ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ
海 １ １ ０ ｋ Ｖ 封 周 变 电 站 全 光 纤 电流 互 感 器 的 现 场 试 验 ， 证 明 了测 试 原 理 与 系 统 是 有 效 的 。
关键词 ： 全光纤电流互感器 ； 故障特征 ； 测试装 置 ； 大 电容 放 电 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ９ ３ ８ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ —１ ２ ５ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ —０ ０ ３ ０ —４
１ ． １ 工 作 原 理
现 代 电子式 互感器 包括 光学 电流互感 器和 罗 氏线 圈式 电流互感 器 。光学 电流 互感 器具 有无 磁
Ｆａ ｕ ｌ ｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ Ｔｅ ｓ ｔ ｏ ｆ Ｆｉ ｂ ｅ ｒ Ｏｐｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ
Ｃｈｅ ｎ Ｇｕ ａｎ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，
光纤电流互感器技术综述
光纤电流互感器技术综述本文介绍了光纤电流传感器的技术发展，光纤电流传感器的分类、测量原理及优缺点，以及相关专利申请分析。
标签：光纤电流传感器；全光纤式；混合式；块状玻璃式1 引言随着电力行业的飞速发展，对电流测量精度的要求越来越高，传统的电磁感应式电流互感器不断显露出它的局限性：精度不高、绝缘性不够、易受电磁干扰、重量太大、体积惊人、价格昂贵、以及容易保护误动作等[1]。
光纤电流互感器正是为了克服电磁感应式电流互感器的缺点而研制的，光纤电流互感器具有以下的优点：绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，测量准确度高，体积小，重量轻，测量动态范围大，频带宽，因此，光纤电流互感器具有极大的研究和应用前景[2-3]。
2 光纤电流互感器的技术发展国外方面，80年代初，美国采用日本、德国的相关研究资料，在超高压电力系统领域进行块状结构的光纤电流互感器方案研究，并成功实现了161KV的继电保护的挂网运行。
美国国家标准与技术研究所采用YIG 晶体作为磁光材料进行光纤电流传感器研制，并于90 年后期一些相关研制单位推出了挂网实验报告。
1996 年，美国3M 公司全新推出了全光纤电流传感器模块，使光纤电流传感器进一步得到发展。
日本研究了500KV以及100OKV高压电网测量用的光纤电流互感器，还进行了600OV至500KV电压等级的光学电流互感器的研究。
和国外相比，国内对于光学电流互感器的研究起步较晚。
80年代末，清华大学和沈阳互感器厂合作研发了光纤电流互感器，并在四平成功挂网运行，获得了国内首次成功挂网运行的成绩。
燕山大学于2001年成功研制了国家标准GB1208-1997规定的0.2级精度的混合式光纤电流互感器，通过试验并取得了良好的试验结果。
中国电科院、南瑞继保、南瑞航天电气等单位不断努力研制全光纤型电流互感器，并有少量产品应用于实际工程当中[4]。
3 光纤电流互感器的分类及测量原理光纤电流互感器是以法拉第磁光效應为基础，以光纤为传输介质的电流计量装置，通过测量入射光强、光波在通过磁光材料时其偏振面在电磁场的作用而发生旋转后的出射光强来间接确定被测电流的大小，其分类也因标准不同而各异，现在常用的分类标准有：偏振面旋转角度的检测方法、传感机理和所用的传感材料[5]。
光纤电流传感器
光纤电流传感器（OCT）的研究论文摘要电流测量是电力系统运行的基本条件,从发变电到控制保护,无不出现对电流量值的要求。
随着电力系统输电电压的日益提高、传输功率的不断增大,传统的电流计量设备愈来愈显示出其局限性,主要表现在其性能价格比随电压等级的提高越来越低。
生产的发展导致了对新型电流测量装置的要求。
光纤传感器作为七十年代以来逐步发展成熟的一种新型传感技术,自其问世之日就显示出巨大的优越性,其良好的电气绝缘性能、卓越的抗辐射能力及极快的频响等特点都为其在电力系统中的应用提供了潜在的可能性,但其输出信号幅值较小、光路设计和制造复杂又限制了其广泛应用。
随着现代光学材料加工工艺水平的提高、集成光学技术的不断进步及计算机在电力系统的日益广泛应用为光纤电流传感器的应用提供了巨大的可能性。
本文将对目前光纤电流传感器(ＯＣＴ)的研究和应用情况进行探讨。
关键词:光学电流传感器,传感头,Faraday效应,结构设计,信号检测,性能分析.Research of the Optical Current SensorABSTRACTOptical current transducer(OCT) This paper introduced principle of a new current measuring system based on Faraday effect,optecal current transducer,whose principles differ from those of conventional. With the development of optical_fiber technology, OCT is used more widely. Briefly OCT is excellent in such aspects as control of electromagnetic Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｐｔｉｃａｌ＿ｆｉｂｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔ’ｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ,ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｓｍ＿ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｉｌｌｂｅｕｓｅｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｏｐｔｉｃａｌ＿ｆｉｂｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｏｒ;Ｆａｒａｄａｙｍａｇｎｅｔｉｓｍ＿ｐｈｏｔｏｅｆｆｅｃｔ;Ｐｏｌａｒｉｚｅｄｌｉｇｈｔ第一章选题背景§1.1研制光学电流传感器的意义由于电力工业的快速发展，传统的电流测量设备已经越来越不能满足要求。
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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
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.
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
有源电子式
电磁感应 空心线圈
否 是 差 小
窄 差 差 大 好
电பைடு நூலகம்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 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。
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
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-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
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。
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
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
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
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
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
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
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