3种电子式电流互感器的传变特性分析与比较_谢琼香
电子式互感器分类、特点及应用现状分析
电子式互感器的现状与发展前景随着电力传输容量的增加，运行电压等级越来越高，传统的电磁式电流，电压互感器暴露出如绝缘要求高，磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。
基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点，成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。
早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号，也称为光电式互感器。
2002年，IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势，制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044 -8标准，明确了电子式互感器的定义及相成的技术规范。
根据IEC60044-7标准，EVT采用电阻分压器.电容分压器或光学装置作为一次转换部件，利用光纤怍为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。
根据IEC600448标准，ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件，利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。
电子式互感器的分类几十年来，电子式互感器产品的种类已经被开发出很多，根据原理的不同，电子式互感器可分为无源式和有源式2类。
所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电于式互感器，而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。
无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，备种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差，装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。
电子式电流互感器原理
电子式电流互感器原理电子式电流互感器是一种用于测量电流的传感器，它能够将高电流转换成低电流，并通过电子设备进行测量和处理。
在电力系统中，电流互感器是非常重要的设备，它能够实现电流的测量、保护和控制功能。
本文将详细介绍电子式电流互感器的原理和工作机制。
首先，电子式电流互感器通过感应原理将高电流转换成低电流。
当高电流通过主绕组时，会在副绕组中感应出相应的低电流。
这是通过互感器的铁芯和线圈来实现的，铁芯能够集中磁场，而线圈则能够感应出相应的电流。
通过这种方式，电子式电流互感器能够将高电流转换成适合电子设备测量的低电流信号。
其次，电子式电流互感器采用了电子器件进行信号处理和输出。
经过副绕组感应的低电流信号会经过放大、滤波、线性化等处理，最终输出为标准的电流信号。
这样的设计能够保证互感器输出的电流信号稳定、准确，并且符合标准要求。
同时，电子式电流互感器还可以通过数字接口输出信号，方便与其他设备进行数据交互和远程监测。
最后，电子式电流互感器具有高精度、低功耗、抗干扰能力强等特点。
由于采用了先进的电子器件和信号处理技术，电子式电流互感器能够实现高精度的电流测量，满足电力系统对电流测量的严格要求。
同时，电子式电流互感器的功耗较低，对电力系统的影响较小。
而且，它能够抵抗外部干扰，保证测量结果的准确性和稳定性。
总的来说，电子式电流互感器是一种基于电子技术的高精度、稳定性强的电流测量设备，它通过感应原理将高电流转换成低电流，并通过电子器件进行信号处理和输出。
在电力系统中，电子式电流互感器扮演着重要的角色，它能够实现电流的测量、保护和控制功能。
相信随着科技的不断进步，电子式电流互感器将会有更广泛的应用和更高的发展。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种新型的电力系统装置，它主要用于测量电力系统中的电流大小。
它通过采用数字化技术，将电流信号转化为数字量，并传送到监测系统中进行处理。
与传统的电流互感器相比，电子式电流互感器具有体积小、重量轻、运行可靠、精度高等优点，因此在电力在线监测系统中得到了广泛的应用。
本文将分析电子式电流互感器的技术及研究现状。
电子式电流互感器主要由电路板、传感器和数字信号处理器组成。
传感器是该电流互感器的核心部件，它采用霍尔效应或电阻式电流传感器，通过对电流信号进行采集和变换，使其达到数字化处理的要求。
采用霍尔效应的传感器是采用霍尔元件来检测传感规模的技术。
电阻式电流传感器是一种利用高精度电阻进行电流检测的技术。
在电子式电流互感器中，传感器就像一个供电的被测元件，它的电压信号输出接到信号放大器上，经过放大和滤波后，达到翻倍电路的输入端口。
翻倍电路工作时，输出信号是输入信号的两倍大小。
这个输出信号再经过数字信号处理器的处理，转换为数字化信号，并传送到监测系统中进行处理和展示。
（一）传感器技术传感器是电子式电流互感器的核心部件，它决定着整个系统的性能。
目前市场上的电子式电流互感器的传感器主要分为两类：霍尔传感器和电阻传感器。
其中，霍尔传感器的响应速度快，精度高，干扰信号小；而电阻传感器在测量稳定性和信噪比方面表现更稳定。
为了提高电子式电流互感器的精度，当前研究主要集中在降低误差来源，减小温度对测量精度的影响，提高传感器的线性度等方面。
同时，还在开发新材料，如氧化铝陶瓷，提高传感器的稳定性和耐温性。
（二）数字信号处理技术数字信号处理是电子式电流互感器的另一个核心技术。
它主要对转换后的电流信号进行处理。
目前，数字信号处理技术在电子式电流互感器中的应用主要有两个方向：一是提高信号的精度和分辨率；二是提高设备的抗干扰能力和可靠性。
在提高信号精度和分辨率方面，目前主要采用信号平均和数字滤波的方法。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器主要是指一种基于电子技术原理的电流互感器。
相比于传统的电流互感器，电子式电流互感器具有响应速度快、精度高、体积小、重量轻等特点。
它不仅可以测量电流的大小，还能够提供相应的数字信号，以方便系统对电流值的处理和控制。
电子式电流互感器的技术方案主要包括电感耦合技术、传感器技术、数字信号处理技术等。
其中，电感耦合技术是电子式电流互感器的核心技术之一。
通过将电流信号转换为磁场信号，并使其通过铁磁芯圈的磁通量变化而诱导出电势差，从而实现电流互感器的功能。
电感式电流互感器构建时，主要是将一根漏磁线圈绕制在铁磁芯环上，通过漏磁线圈感应出来的电势差和输出电路进行相应的处理，最终得到互感器的输出值。
相比于传统的电流互感器，电子式电流互感器在铁磁芯的选择、漏磁线圈的绕制、输出电路的设计等方面，都具有更高的技术要求和设计难度。
在电子式电流互感器的技术应用方面，主要有以下几个方向：
（1）高精度测量：由于电子式电流互感器的精度高，故可以有更加精细的电流测量和控制，以满足各种工业需求。
（2）数字信号处理：电子式电流互感器输出的信号为数字信号，与传统的模拟信号相比，具有更好的稳定性和抗干扰能力，可以大大提高控制系统的响应速度。
（3）高压环境应用：电子式电流互感器相比于传统的电流互感器，可以更好地适应高压环境，能够保证稳定的测量精度和输出信号强度。
（4）免维护应用：电子式电流互感器由于采用了数字信号处理技术，可以实现远程监控和维护，减少因传统维护带来的人力和时间成本。
电子式电流互感器中的关键技术
电子式电流互感器中的关键技术l 背景概述1.1 电子式互感器与传统互感器的比较随着电力系统电压升高、传输容量增大，传统的电磁感应式电流互感器（电磁式TA）因其传感机理呈现出不可克服的问题，尤其目前变电站的监视、控制、保护包括故障录波、安全控制装置等已微机数字化，而输出电流大（1或5A）的传统TA不能提供与数字系统匹配的一次部分信息数字信号输出，复杂的二次联线抵消了微机装置固有的高可靠性，而电子式互感器能够直接提供数字信号给计量保护装置，简化二次设备，提高整个系统的准确度和可靠性，有助于二次设备的系统集成，加速整个变电站的数字和信息化进程，并引发电力系统自动化装置和保护方式的重大变革。
1.2 相关标准90年代中期IECTC-57拟定面向未来变电站自动化的变电站内通信网络和系统的标准（即IEC61850系列）覆盖了变电站的所有接口，并由ABB、ALSTOM、FGH、SIEMENS 和VEW等公司进行变电站开放通信示范工程。
2004年我国也正式确定将其转化为我国家标准。
作为变电站最底层测量设备的电子式互感器的测量数据必须以符合IEC标准规定的数据格式在变电站内传输。
此外，由于电子式互感器与传统互感器测量原理完全不同，校验方法差异较大，为此IECl999年制订了有关电子式电压互感器（ETV）的标准IEC60044-7 《Electronic Current Transformer》，2002年制订了有关电子式电流互感器（ETA）的标准IEC60044-8《E-lectronic Current Transformer》（第一版）。
我国电子式互感器的国家标准校验系统研制工作将由国家互感器质检中心在2004年完成。
电子式互感器的IEC标准转化成我国家标准的工作预计2005年年底完成。
1.3 国内外发展及应用情况国外20世纪60年代开始研究电子式互感器，80年代初取得了突破性进展，多种样机挂网运行成功，90年代进入实用化研制阶段并逐步向高压、超高压和特高压深入。
电子式电流互感器研究
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
电子式电流互感器研究
13
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
电子式电流互感器研究
3
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
电子式电流互感器研究
4
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
电子式电流互感器研究
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电流互感器的设计方案
• 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
• 光纤传输，光纤绝缘子 • 信号接收单元 • 电子式互感器校验仪
电子式电流互感器研究
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传感头的结构示意图
光电池
采样线圈 温度传感器 电压监测
DC-DC变换器1 5V DC-DC变换器2 ±12V 8 路数据选择器
时 序 控 制 电 路时钟控制A/D 转 换 电 路
5V 4M 晶振电路
逻辑控制
逻辑控制电路
时钟传送 数据传送
5V
图3.1 传感头结构示意图
电子式电流互感器研究
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电流互感器样机（传感头）
电子式电流互感器研究
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传感头内部结构图
电子式电流互感器的功能特点
由于电磁互感器存在的易饱和、非线性及频带窄等问题，电子式电流互感器逐渐兴起。
电子式电流互感器一般具有抗磁饱和、低功耗、宽频带等优点。
变频功率传感器是一种电压、电流组合式的电子式互感器，该互感器的主要特点如下：
1、采用前端数字化技术，光纤传输，电磁兼容性好。
2、幅频特性和相频特性好，在宽幅值、频率、相位范围内均可获得较高的测量精度。
3、属于数字式传感器，二次仪表不会引入误差，传感器误差就是系统误差。
变频功率传感器适用于电力推进、电机、风机、水泵、风力发电、轨道交通、电动汽车、变频器、特种变压器、荧光灯、LED照明等领域的产品检试验、能效评测及电能质量分析。
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电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电流互感器是电力系统中的一种重要装置，用于测量和监测电流的大小。
传统的电流互感器采用电流互感器和电压互感器相结合的方式，但其结构复杂，体积庞大，不便于安装和维护。
而电子式电流互感器则是一种新型的电流互感器，它采用电子元器件和数字电路来测量电流，具有结构简单、精度高、体积小巧、输出信号稳定等优点，因此在电力系统中得到了广泛的应用。
电子式电流互感器的技术原理主要包括两个方面：电流传感技术和信号处理技术。
电流传感技术是指通过合适的电流传感元件，如霍尔元件、磁阻元件、互感元件等，将待测电流转换为与之成正比的电压信号。
信号处理技术是指通过内部的信号处理电路，对传感到的电压信号进行放大、滤波、线性化等处理，得到与输入电流精确对应的输出信号。
1. 传感元件的选型和设计：不同的电流传感元件具有不同的工作原理和特性，如霍尔元件、磁阻元件、互感元件等，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的传感元件，并进行相应的电路设计和优化，以确保输出信号的精度和稳定性。
2. 信号处理电路的设计和优化：信号处理电路是电子式电流互感器的核心部分，对输入信号进行放大、滤波、线性化等处理，直接影响到输出信号的精确性和稳定性。
需要设计合适的信号处理电路，并对其参数进行优化，以提高电子式电流互感器的性能。
3. 精度和稳定性的改进：电子式电流互感器的精度和稳定性是评价其性能的重要指标，需要通过优化电路设计、采用高精度元件和合理的校准方法等手段，不断改进其精度和稳定性，以满足电力系统对电流测量的高要求。
4. 抗干扰和抗干扰能力的提高：电子式电流互感器在实际应用中常常会受到电磁干扰、温度变化、供电波动等因素的影响，因此需要采取相应的抗干扰措施，如屏蔽设计、热稳定性改善、供电电路设计等，提高电子式电流互感器的抗干扰能力。
5. 多功能和集成化设计：随着电力系统的发展，对电流互感器的要求也越来越高，需要它具备多种功能和集成化设计，如测量范围广、变比可调、输出电流或电压信号、输出数字信号等，以满足不同场景下的需求。
浅谈电子式互感器
浅谈电子式互感器一、 电子式互感器1 电子式电流互感器1.1 电子式电流互感器的工作原理工作原理是由Rogowski 线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD 转换器转换为数字信号，由LED 转换为光信号，通过光缆送回主控室。
1.2 电子式电流互感器结构电子式电流互感器由位于室外的传感头部件、信号柱、光缆以及位于控制室的合并单元构成。
传感头部件由电流传感器（Rogowski 线圈），采集器单元（PSSU ），取能线圈，光电转换单元，屏蔽环，铝铸件等构成。
Rogowski 线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，Rogowski 线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用信号柱由环氧筒构成支撑件，筒内填充绝缘脂，以增强绝缘并保护光缆。
互感器输出的数字信号通过合并单元送给数字化计量、测控、保护装置使用。
.1.2.1 传感头1）Rogowski 线圈Rogowski 线圈实质上是将一组导线线圈缠绕在一个非磁性骨架上，线圈两端接上采样电阻组成，其结构如图l 所示．由于这种线圈本身并不与被测电流回路存在直接电的联系，因此它与电气回路有良好的电气绝缘．Rogawski 线圈骨架采用非铁磁材料加工而成，使传感器没有磁饱和现象，即使被测电流的直流分量很大，它也不饱和，线性度好． Rogawski 线圈测量电流是依据全电流的电磁感应原理，当线圈的结构一定时，线圈的互感M 为一常量，测量线圈所交链的磁链与穿过Rogawski 线圈限定面的电流成正比．不论线圈截面为何种形状，Rogawski 线圈的感应电动势均有：dt dI M t e -=)(，即感应电势e(t)与一次侧电流变化率成正比，相位相差90°．其低频电流等效电路图如图2：图中，Lo 、R0、R 、Co 分别为线圈的自感、内阻、采样电阻、分布电容．由此可得：2020)()(I R R dt dI L t e ++=由于线圈分布电容Co 一般较小，可以忽略，所以,R U I /02≈,又R R dt dI +≤020L ,故⎰+-=dtU MR R R 001I 可见，要得到被测的一次侧电流信号，必须对Rogowski 线圈二次侧输出的电压信号进行积分，即输出端要接入积分电路将U0还原。
关于电子式电流互感器的设计分析
关于电子式电流互感器的设计分析近年来，由于社会对电能的需求量不断增加，电力企业的传输容量也在不断的增加，而电子式电流互感器的设计成功，有效的确保了电力系统运行的安全性，而且有效的降低了成本，为数字化变电站的建设奠定了良好的基础。
文中从电子式电流互感器的类型和特点进行了分析，并进一步对电子式电流互感器的设计思想、光电池的选择及电源性能参数进行了具体的阐述。
标签：电子式电流互感器；高压侧电源；供能电路前言传统的电磁式电流互感器对于当前电力系统传输容量不断加大，而且电压等级不断提升的情况其适用性越来越差，使电力系统的发展带来了一定的制约作用。
在这种情况下，开发电子式电流互感器则具有必然性，由于于其通过利用光通信及微电子技术，并采用新型的传感原理，有效的规避了传统电力互感器所存在的不足之处，利用数字信号进行输出，确保了电力系统安全、稳定的运行，不仅实现了成本的节约，而且也实现了对二次设备的优化。
目前数字化变电站的建设更是需要以电子式互感器和光纤通讯网作为其基础，所以电子式电流互感器在当前电力系统运行了具有极为重要的意义。
1 电子式电流互感器类型及特点1.1 无源式无源式电子式电流互感器是不需要电源供电的光电电流和电压测量的装置，利用磁光晶体和光纤作为传感器，而且光纤不仅可以作为信号传输通道，而且也可作为传感元件，由于无源式互感器其种类较多，所以利用了较多的物理效应。
1.2 有源式有源式电子式电流互感器其是以电子器件为其传感头，同时需要在一次侧提供电源，利用一次侧的采术传感器来进行取样，信号通道以光纤为主，将一次侧的光信号在地面进行处理后将其还原为被测信号。
这种有源式的互感器具有非常好的绝缘性和抗电磁干扰性，而且不仅制造成本得到了有效的降低，而且无论是体积还是重量都有所减小，而且能够更好的将常规电流测量装置的优势有效的发挥出来，利用电子器件作为传感头，有效的规避了传统传感头光路复杂及对温度及振动敏感的问题。
电子互感器的极性
2、数字指针表加波形比较法：同方法1，用数字极性 表配置好某相CT低功率线圈的通道。用直流电池在CT 的P1端对P2端瞬时施加正电压，表正偏是正极性，反 偏是负极性。我们确定了低功率线圈的极性，然后在 用大电流发生器模拟大电流。用波形监视工具比对空 心线圈与低功率线圈波形趋势的一直性来确定极性。
✓ IEC 61850-9-1/2： • 优点：物理接口标准以太网接口；
可以组网传输，利于数据共享； • 缺点：依赖外部时钟，时钟丢失时影响二
电子互感器-双AD采样介绍
双AD采样 即一个保护绕组，通过两路AD采集， 并经两路光纤发送至合并单元，合并单元再将两路保 护数据通过一根光缆传送至一套保护装置。保护要处 理这两路AD。如下图所示。
线圈传变角差
ta
低通、数据处 理、发送延时
tb
互感器数据额定时延
传输延时
tc
合并单元数据接收、 处理、发送延时
td
采样值传输 延时
te
LPF, A/D processing Transmitter Receiver
Data Processing Transmitter
Sensor
Merge Unit
传输延时 同步时钟 同步处理 传输拓扑
60044-8
确定 不需要 IED谁用谁同步 点对点
61850-9-1/2
不确定 必须要 合并单元同步 点对点/组网
60044-8 、 61850-9-1/2特点
电子式电流互感器的基本原理及应用 ppt课件
电压互感器可能出现铁磁谐振，损坏设备；
ppt课件
5
传统互感器存在的问题
由电流、电压互感器引至二次保护控制设备的电 缆是电磁干扰的重要耦合途径；
ppt课件
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基于偏振检测方法的全光纤电流互感器
光纤圈 电导体 光缆
渥拉斯顿棱镜
P1
探测器
P2
信号 处理
偏振器
光源
光源发出的单色光经起偏器变换为线偏振光，由透镜将光 波耦合到单模光纤中。高压载流导体通有电流，光纤缠绕在 载流导体上，这一段光纤将产生磁光效应。光纤中线偏振光 的偏振面旋转θ角，出射光由透镜耦合到渥拉斯顿棱镜，棱 镜将输入光分成振动方向相互垂直的两束偏振光，并分别送 达到光电探测器，经过信号处ppt课理件 ，即能获得外界被测电流19。
系统中处于高压侧的传感光 纤为经退火处理的单模光纤; 而处于高、低压两侧之间的传 光光纤为椭圆芯保偏光纤。
ppt课件
y 反射器
单模传感光纤
载流导体 光纤 延时器
4 y
x 信号输出
x 椭圆芯保偏光纤
光纤相位调制器
光纤起偏器 光源
耦合器 光电二极管
信号处
21
理单元
基于干涉检测方法的全光纤电流互感器
对电力系统故障响应快。现有保护装置是基于 工频量进行保护判断的，而使用电子式互感器 可以实现暂态信号量作为保护判断参量。
消除铁磁谐振。
优良的绝缘性能。电子式互感器的绝缘相对简 单，高压侧与地电位之间的信号传输采用绝缘 材料制造的玻璃纤维，体积小、重量轻。
电子式互感器
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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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 Br 的关系为：
感应电压u2(t)与I(t) 的关系为：
Rogowski线圈结构图
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。
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
共88页
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图罗果夫斯基线圈原理图及等效 原理图
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
电子式电流互感器
电子式电流互感器是智能电网的基础和关键设备之一，目前已成为科研院所研究的热点和前沿方向。
本文针对PCB平面螺旋空心线圈新型电子式电流互感器进行研究，选题具有重要的理论意义和实际应用价值。
电流互感器（current transformer，简称CT）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。
无论是在高压系统或者是电压系统中，电流互感器都是不可缺少的一部分。
IEC 60044-8所规定的单相电子式电流互感器的通用框图如图1.1所示[10]。
图1.1 单相电子式电流互感器通用框图电子式电流互感器基本原理：将一次侧被测电流转换成便于传输的信号（数字信号或者频率变换信号），经传输系统传送到二次侧，二次侧经过处理后以模拟量或者数字量的形式输出，供测量和保护用。
电子式电流互感器的传感头是其核心部件，一次电流传感头的性能直接影响甚至决定了电子式电流互感器的性能。
PCB平面螺旋空心线圈电子式电流互感器是我校近几年来提出的一种新型结构电子式电流互感器。
其传感头的结构简单，抗干扰性能也优于前面介绍的传统空心线圈和PCB型空心线圈的抗干扰性[30]。
PCB空心线圈是以PCB为骨架，印制导线代替传统空心线圈的绕线。
PCB平面螺旋空心线圈具有以下的结构特征：(1) PCB平面螺旋空心线圈由2个或者以上的偶数数量的平面螺旋空心线圈组成。
(2) 每个平面螺旋空心线圈可以为分布均匀的矩形、圆形、或者是椭圆形几种形状中的任何一种。
(3) 被测电流导线可以根据设计的需要，设计成直线型导线或者是曲折形状的导线。
PCB平面螺旋线圈可以制作成单层或者多层板，可以提高互感系数的大小。
根据上述的结构特征，可知PCB平面螺旋线圈的结构可以有多种类型，像图2.8所示的结构。
图2.8 PCB 平面螺旋空心线圈结构示意图2.4.2 PCB 平面螺旋空心线圈传感头的工作原理不同结构的PCB 平面螺旋空心线圈的工作原理基本上一致。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种用于测量电流的装置，它是电能计量、电流保护及电能调控的重要组成部分。
随着电力系统的不断发展，电子式电流互感器的技术也在不断推陈出新，以满足越来越严格的电力系统要求。
本文将详细介绍电子式电流互感器的技术及研究。
一、电子式电流互感器的基本原理电流互感器是一种通过感应原理来实现电流测量的设备。
传统的电流互感器是由铁芯和线圈组成的，电流在通过铁芯时会产生磁场，从而在线圈中感应出电压信号。
但是传统的电流互感器存在体积大、重量重、安装困难等问题，因此电子式电流互感器便应运而生。
电子式电流互感器是通过采用传感器、模拟数字转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)等技术实现的，其基本原理是将感应出的电压信号经过传感器转换成数字信号，然后经过数字信号处理器进行滤波、补偿和放大，最终输出真实的电流数值。
电子式电流互感器具有体积小、重量轻、安装方便、精度高和抗干扰能力强等优点，因此得到了广泛的应用。
随着电力系统的不断发展，电子式电流互感器逐渐成为了主流产品，其技术也在不断提升。
目前，电子式电流互感器的发展主要集中在以下几个方面：1. 高精度化：随着电力系统对电流测量精度要求的提高，电子式电流互感器的精度也在不断提升。
现在已经有一些电子式电流互感器的精度可以达到0.2级甚至0.1级，这对于电能计量和电流保护具有重要意义。
2. 多功能化：随着电力系统的复杂化，电子式电流互感器也在向多功能化方向发展。
现在有一些电子式电流互感器集成了电能计量、电流保护、谐波分析等多种功能，可以满足不同应用场景的需求。
3. 抗干扰能力的提升：电子式电流互感器的抗干扰能力一直是研究的重点之一，目前已经有不少电子式电流互感器能够在恶劣的电磁环境下工作，具有较强的抗干扰能力。
4. 高可靠性：电子式电流互感器作为电力系统的重要组成部分，其可靠性是非常重要的。
现在的电子式电流互感器在设计上越来越注重可靠性，采用了多种故障自检和容错处理技术，以保证其在长期运行中的稳定性。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种基于电子技术的电流传感器，它能够精确地测量电流的大小并输出相应的电信号，广泛应用于电力系统、工业控制和电力仪表等领域。
本文将重点介绍电子式电流互感器的技术原理、研究进展以及未来发展趋势。
一、技术原理电子式电流互感器利用磁场感应原理来实现对电流的测量。
当电流通过传感器的一端时，会在传感器内部产生一个磁场，然后通过磁感应作用，将这个磁场转换为相应的电信号输出。
传感器的输出信号可以直接连接到数据采集系统或控制系统中，实现对电流的精确测量和监测。
电子式电流互感器与传统的电流互感器相比，具有体积小、重量轻、响应速度快、精度高等特点。
传统的电流互感器采用电磁绕组和铁芯结构，体积较大且受外界环境的影响较大，而电子式电流互感器则采用了先进的集成电路技术，能够实现更精确和稳定的电流测量。
二、研究进展近年来，随着电力系统的数字化和智能化发展，电子式电流互感器的研究也取得了一系列的进展。
在技术方面，研究人员不断探索新的电磁感应原理和集成电路技术，使得电子式电流互感器在精度、稳定性和抗干扰能力等方面得到了进一步的提高。
研究人员还致力于开发适用于不同工作环境和工作条件的电子式电流互感器，以满足不同领域的需求。
在应用方面，电子式电流互感器已经逐步取代了传统的电流互感器，成为电力系统和工业控制领域中的主流产品。
它们在电力系统的智能化监测、配电自动化、电能质量分析等方面发挥着重要的作用。
在电力仪表领域，电子式电流互感器也被广泛应用于电能计量和电能管理系统中，为用户提供了更加精准和可靠的电能数据。
三、未来发展趋势电子式电流互感器作为电力系统和工业控制领域中的重要传感器，将会在未来发挥越来越重要的作用。
研究人员和工程师们将继续努力，不断改进电子式电流互感器的技术性能和应用性能，为电力系统的安全稳定运行和工业生产的高效运行提供更加可靠和智能的支持。
电子式互感器的原理与比较
电子知识随着光纤传感技术、光纤通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛。
电子式互感器就是其中之一。
电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点，将在数字化变电站中广泛应用。
电子式互感器的诞生是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然结果。
电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。
传感方法对电子式互感器的结构体系有很大影响。
光学原理的电子式互感器结构体系简单，是无源的电子式互感器。
电磁测量原理的电子式互感器是有源电子式互感器。
1电子互感器的优点1.1高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能，不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题电磁式互感器的被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合，绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。
非常规互感器将高压侧信号通过绝缘性能很好的光纤传输到二次设备，这使得其绝缘结构大大简化，电压等级越高其性价比优势越明显。
非常规互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具，实现了高低压的彻底隔离，不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次回路开路给设备和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。
电磁式互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题。
非常规互感器在原理上与传统互感器有着本质的区别，一般不用铁芯做磁耦合，因此消除了磁饱和及铁磁谐振现象，从而使互感器运行暂态响应好、稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。
1.2抗电磁干扰性能好，低压侧无开路高压危险电磁式电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路危险。
非常规互感器的高压侧和低压侧之间只存在光纤联系，信号通过光纤传输，高压回路与二次回路在电气上完全隔离，互感器具有较好的抗电磁干扰能力，低压侧无开路引起的高电压危险。
1.3动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽电网正常运行时电流互感器流过的电流不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，短路电流越来越大。
电磁式电流互感器与电子式电流互感器的比较
电磁式电流互感器与电子式电流互感器的比较【摘要】科技的飞速发展，电压等级的逐步增加，使得电力测量结果也要愈加的精确，同时也可以进一步优化测量设备的安全可靠性能。
本文介绍了传统电磁式电流互感器的诸多问题，分析了电子式电流互感器的优点。
【关键词】电磁式电流互感器；电子式电流互感器国家电力局发布了最新信息，全国用电量到2020 年可达到7.7 万亿千瓦时，同时发电机容量大约是16 亿千瓦。
然而我国的用电量还在不断增加，为了满足用电需求，我国将全面投入到智能化、大型化电力系统的建设中。
“十二五”期间，我国将建设5000 个智能变电站，而且这些变电站是将风能、潮汐能、太阳能、核能等新能源转换成电能的重要支柱。
随着变电站网络设备的自动化不断提升，电子式电流互感器作为低压侧数据处理系统源头的设备。
其测量结果的精确程度，获得的结果是否可靠，都影响着电网网络的稳定、经济、安全有效地运行。
1 电流互感器的作用电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。
如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。
安在开关柜内，是为了要接电流表之类的仪表和继电保护用。
每个仪表不可能接在实际值很大的导线或母线上，所以要通过互感器将其转换为数值较小的二次值，在通过变比来反映一次的实际值。
2 传统的电磁式电流互感器电流互感器的特点是：（1）一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流.而与二次电流无关；（2）电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。
长时间以来，在电流计量和继电保护方面，带铁心的传统型电磁式电流互感器占据着主要位置。
但是其内部结构中含有铁心，使得传统电磁式电流互感器存在无法克服的缺点：（1）若高压母线的电势很高时，对传感线圈的绝缘性要求就会非常高。
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第26卷第5期2014年5月电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU-EPSAVol.26No.5May20143种电子式电流互感器的传变特性分析与比较谢琼香1，何瑞文1，蔡泽祥2，李佳曼2（1.广东工业大学自动化学院，广州510006；2.华南理工大学电力学院，广州510000）摘要：结合数字化变电站的发展趋势和二次设备检测需求，给出了一种含电子式互感器校验仪的传变特性测试研究方案，并根据3种不同类型的电子式电流互感器各自的特点进行了实验研究，通过实验数据的误差分析了其性能差异。
结果表明，不同类型的电子式电流互感器可以充分发挥各自的优势运用于智能化变电站中，解决了传统互感器存在的磁饱和、暂态精度低以及谐波测量的欠缺等方面的问题，为开展数字化变电站继电保护测试与建模提供了基础数据支持。
关键词：电子式电流互感器；测试方案；传变特性；误差；性能差异中图分类号：TM452文献标志码：A文章编号：1003-8930（2014）05-0018-05Characteristics Analysis and Comparison of Three Types of ElectronicCurrent TransformersXIE Qiong-xiang 1，HE Rui-wen 1，CAI Ze-xiang 2，LI Jia-man 2（1.Institute of automation ，Guangdong University of Technology ，Guangzhou 510006，China ；2.Institute of electric power ，South China University of Technology ，Guangzhou 510000，China ）Abstract ：Combined with the trend of digital substation and the testing demand of the secondary equipment ，a kind of transform characteristic test research program which includes electronic transformer （ECT ）calibrator is proposed ，the experimental study is carried out according to their characteristics of three different types of electronic current trans －former ，and the performance disparities between them are analyzed through errors from the experimental data.The re －sults indicate that different types of electronic current transformer can make full use of their respective advantages to apply in future intelligent substation ，thereby solving the problem of the magnetic saturation ，low transient accuracy and the dearth of harmonic measurement existing in the traditional transformer ，and providing basic data support for the development of the digital substation relay protection testing and modeling.Key words ：electronic current transformer （ECT ）；experimental program ；transform characteristics ；error ；perfor －mance disparity收稿日期：2012-11-05；修回日期：2013-04-07基金项目：国家自然科学基金资助项目（51377026）电子式电流互感器ECT （electronic current transformer ）的出现，解决了传统的电磁互感器存在的磁饱和、暂态精度低以及谐波测量的欠缺等方面的问题[1]，以其数字化输出和适应网络化接线等明显优势适应了继电保护系统和测量装置向微机化和数字化方向的发展趋势，成为电力系统研究与应用的一个热点。
根据IEC 60044-8标准，ECT 采用光学装置、空芯线圈（有或无内置积分器）及配有并联取样电阻用作电流电压转换的铁心线圈3种不同类型传感器作为一次转换部分，不同类型的ECT 所表现的优势及存在的约束条件也不一样，为了探讨之间存在的差异性，本文从准确度、饱和特性、频率特性及暂态特性等方面对3种ECT 进行了实验研究与比较分析，为ECT 在数字化变电站的应用研究提供一些实际的参考价值。
1实验研究方案ECT 的饱和特性接线示意如图1所示，实验结构由升流装置、标准通道、被测通道和WYET-第5期1A 型电子式互感器校验仪4部分组成。
标准通道由标准电流互感器构成；被测通道由被测互感器、信号处理电路、A/D 采样板、合并单元等组成。
被测ECT 的对象是Rogowski 线圈互感器、低功率电流互感器LPCT （low power current transformer ）以及全光纤电流互感器FOCT （fiber optical current trans －former ）。
标准通道和被校通道通过全球定位系统GPS （global positioning system ）秒脉冲分频后同步采样，WYET-1A 型电子式互感器校验仪通过采集标准通道和被校通道传递的电参量，并将同一时刻的2个信号进行比对处理，通过自带的算法计算出被校ECT 的误差情况。
ECT 频率特性接线如图2所示，校验仪采集继保测试仪和被校通道传递的电参量，计算出误差并显示波形。
ECT 暂态特性的实验接线和频率特性类似，不同之处在于标准通道和被测通道分别经过A/D 采样板和合并单元的2个通道，由于发生故障的暂态过程的时间很短，通过ZH-5N 网络报文分析装置代替电子式互感器校验仪来显示其波形，该装置具有数据录波和录波回放功能。
采用等安匝法进行实验，设额定一次电流600A ，一次线圈等安匝数200匝，则一次等效额定电流为3A 。
即通过等安匝法放大等效一次大电流，以满足实验室测试条件。
2实验结果分析与比较2.1准确度通过在继电保护测试仪中设置不同的工频被测电流，并分别在5%、20%、100%、120%的额定电流下测试其互感器准确性，经过电子式校验仪得出的误差见表1。
由表1可知，在小电流的测量中，LPCT 的准确度最高，达到0.1级；Rogowski 线圈互感器在小电流应用中，传感头输出的电压是mV 级的，容易受到外界的干扰，准确性难以保障[2~4]。
而在额定电流附近，准确度比较高，可以达到0.2级；FOCT 在小电流测试中误差最大，在小电流测量当中相位信息不灵敏，导致采样出错，从而出现严重的过零失真现象。
但在工频下测量额定电流时准确度可以达到0.2级。
根据校验仪导出的数据还原出5%额定电流下3种ECT 的输出波形，如图3所示。
实验表明，LPCT 适合作测量用电子式电流互感器，Rogowski 线圈互感器和FOCT 在小电流测量中都存在着较大的误差。
2.2饱和特性设置工频采用一次额定电流600A ，通过等安匝法分别施加5、10、15、20、25倍的额定电流对3种ECT 的饱和特性进行测试，结果见表2。
从表2可知，Rogowski 线圈电流互感器在不同倍额定电流下比差比较稳定，复合误差在1.5%附近，准确级比较高，可以达到5P ；FOCT 在5~20倍额定电流下输出的比差较大，其偏振误差来源于起偏器、相位调制器、λ/4波片和光纤传感头线性双折射、圆双折射等[5~7]，实验时一次线圈缠绕的等安匝并不均匀，导致偏振光偏振面的旋转，从而造成FOCT 的测量误差。
在25倍额定电流输出的时候，比差和角差都很小，复合误差达到4%左右；LPCT 的信号处理电路板设计为测量用，被测电流约大于2倍额定电流时，电子电路发生截波现象，图2ECT 的频率特性接线Fig.2Wiring of ECT frequency characteristics信号处理电路A/D 采样板合并单元WYEI-1A 型电子式互感器校验仪被测ECT传感头继电保护测试仪数据同步谢琼香等：3种电子式电流互感器的传变特性分析与比较图1ECT 的饱和特性接线示意Fig.1Wiring of ECT saturation characteristic升流器接触式调压器操作台被测ECT 的传感头信号处理电路A/D 采样板合并单元WYET-1A 型电子式互感器校验仪标准电流互感器数据同步数据同步表1不同百分数额定电流下互感器的准确性Tab.1Accuracy of transformers with the different percentage of rated current额定电流占比/%Rogowisk 线圈LPCTFOCT比差/%相差/（′）比差/%相差/（′）比差/%相差/（′）5-3.20-15.260.06-6.2138.91-26.5520-0.48-13.04-0.03 2.80 6.35 2.221000.200.51-0.04 2.15-0.037.881200.15-01.19-0.04 2.68-0.310-1.5519··电力系统及其自动化学报第26卷被测波形在峰值处达到饱和，此时LPCT 传感头还未发生饱和，从电子式校验仪导出传感头及最后输出的数据还原波形，如图4所示。
要观察传感头在大电流下的输出是否饱和，则需要采用示波器直接观察LPCT 传感头的情况，传感头分别在5、10、15、20、25倍的额定电流下由示波器导出数据还原出的波形，如图5所示。
由图可见，LPCT 传感头设计在5倍额定电流下输出波形正常，还未出现饱和现象。
随着电流的增大，铁心逐渐进入饱和状态，10倍额定电流时信号波形开始出现失真情况，随着一次电流继续增大，传感头输出波形的畸变程度也越来越明显。