電子式互感器原理詳解

電子式互感器原理詳解 電子式互感器原理詳解 隨著傳統變電所向數字化變電站轉變的趨勢愈來愈明顯◕✘│☁，在數字化變電站1次裝備中佔據重要地位的電子式互感器愈來愈引發重視✘↟。本文介紹了電子式互感器的優點▩·↟◕、分類▩·↟◕、比較和目前在工程利用中存在的問題✘↟。 　　　　隨著光纖感測技術▩·↟◕、光纖通訊技術的飛速發展◕✘│☁，光電技術在電力系統中的利用愈來愈廣泛✘↟。電子式互感器就是其中之1✘↟。電子式互感用具有體積小▩·↟◕、重量輕▩·↟◕、頻帶響應寬▩·↟◕、無飽和現象▩·↟◕、抗電磁干擾效能佳▩·↟◕、無油化結構▩·↟◕、絕緣可靠▩·↟◕、便於向數字化▩·↟◕、微機化發展等諸多優點◕✘│☁，將在數字化變電站中廣泛利用✘↟。　　電子式互感器的誕生是互感器感測準確化▩·↟◕、傳輸光纖化和輸出數字化發展趨勢的必定結果✘↟。電子式互感器是數字變電站的關鍵裝置之1✘↟。感測方法對電子式互感器的結構體系有很大影響✘↟。光學原理的電子式互感器結構體系簡單◕✘│☁，是無源的電子式互感器✘↟。電磁丈量原理的電子式互感器是有源
隨著傳統變電所向數字化變電站轉變的趨勢愈來愈明顯◕✘│☁，在數字化變電站1次裝備中佔據重要地位的電子式互感器愈來愈引發重視✘↟。本文介紹了電子式互感器的優點▩·↟◕、分類▩·↟◕、比較和目前在工程利用中存在的問題✘↟。
　　
　　隨著光纖感測技術▩·↟◕、光纖通訊技術的飛速發展◕✘│☁，光電技術在電力系統中的利用愈來愈廣泛✘↟。電子式互感器就是其中之1✘↟。電子式互感用具有體積小▩·↟◕、重量輕▩·↟◕、頻帶響應寬▩·↟◕、無飽和現象▩·↟◕、抗電磁干擾效能佳▩·↟◕、無油化結構▩·↟◕、絕緣可靠▩·↟◕、便於向數字化▩·↟◕、微機化發展等諸多優點◕✘│☁，將在數字化變電站中廣泛利用✘↟。

　　電子式互感器的誕生是互感器感測準確化▩·↟◕、傳輸光纖化和輸出數字化發展趨勢的必定結果✘↟。電子式互感器是數字變電站的關鍵裝置之1塗布實驗機✘↟。感測方法對電子式互感器的結構體系有很大影響✘↟。光學原理的電子式互感器結構體系簡單◕✘│☁，是無源的電子式互感器✘↟。電磁丈量原理的電子式互感器是有源電子式互溼磨耗實驗機感器✘↟。

　　1電子互感器的優點

　　1.1高低壓完全超聲疲勞實驗機隔離◕✘│☁，安全性高◕✘│☁，具有良好的絕緣效能◕✘│☁，不含鐵芯◕✘│☁，消除磁飽和及鐵磁諧振等問題

　　電磁式互感器的被測訊號與2次線圈之間透過鐵芯箱包振動衝擊實驗機耦合◕✘│☁，絕緣結構複雜◕✘│☁，其造價隨電壓等級呈指數關係上升✘↟。非常規互感器將高壓側訊號透過絕緣效能很好的光纖傳輸到2次裝備◕✘│☁，這使得其絕緣結構大大簡化◕✘│☁，電壓等級越高其價效比優勢越明顯✘↟。非常規互感器利用光纜而不是電纜作為訊號傳輸工具◕✘│☁，實現了高低壓的完全隔離◕✘│☁，不存在電壓互感器2次迴路短液壓壓力實驗機路或電流互感器2次迴路箱包輪子耐磨實驗機開路給裝備和人身釀成的危害◕✘│☁，安全性和可靠性大大提高✘↟。

　　電磁式互感器由於使用了鐵芯◕✘│☁，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問題✘↟。非常規互感器在原理上與傳統互感器有著本質的區分◕✘│☁，1般不用鐵芯做磁耦合◕✘│☁，因此消除磁飽和及鐵磁諧振現象◕✘│☁，從而使互感器執行暫態響應好▩·↟◕、穩定性好◕✘│☁，保證了系統執行的高可靠性✘↟。

　　1.2抗電磁干擾效能好◕✘│☁，低壓側無開路高壓危險
齒輪接觸疲勞實驗機
　　電磁式電流互感器2次迴路不能開路◕✘│☁，低壓側存在開路危險✘↟。非常規互感器的高壓側和低壓側之間只存在光纖聯絡◕✘│☁，訊號透過光纖傳輸◕✘│☁，高壓回路與2次迴路在電氣上完全隔離◕✘│☁，互感用具有較好的抗電磁干擾能力◕✘│☁，低壓側無開路引發的高電壓危險✘↟。

　　1.3動態範圍大◕✘│☁，丈量精度高◕✘│☁，頻率響應範圍寬

　　電網正常執行碰撞實驗實驗機時電流互感器流過的電流不大◕✘│☁，但短路電流1般很大◕✘│☁，而且隨著電網容量的增加◕✘│☁，短路電流愈來愈大✘↟。電磁式電流互感器因存在磁飽和問題◕✘│☁，難以實現大範圍丈量◕✘│☁，同1互感器很難同時滿足丈量和繼電保護的需要✘↟。非常規互感器有很寬的動態範圍◕✘│☁，可同時滿足丈量和繼電保護的需要✘↟。

　　非常規互感器的頻率範圍主要取決於相干的電子線路部份◕✘│☁，頻率響應範圍較寬✘↟。非常規互感器可以測出高壓電力線上的諧波◕✘│☁，還可以進行電網電流暫態▩·↟◕、高頻大電流與直流的丈量◕✘│☁，而電磁式互感器是難以進行這方面工作的✘↟。

　　1.4資料傳輸抗干擾能力強

　　電磁式互感器傳送的是摹擬訊號◕✘│☁，電站中的丈量▩·↟◕、控制和繼電保護傳統上管水壓實驗機都是透過同軸電纜將電氣感測器丈量的電訊號傳輸到控制室✘↟。當多個不同的裝置需要同1個互感器的訊號時◕✘│☁，就需要進行復雜的2次接線◕✘│☁，這類傳統的結構不可避免地會遭到電磁場的干擾✘↟。而光電式互感器輸出的數字訊號可以很方便地進行資料通訊◕✘│☁，可以將光電式互感器和需要取用互感器訊號的裝置構成1個現場匯流排網路✘↟。實現資料同享恆應力抗折抗壓實驗機◕✘│☁，從而節省大量的2次電纜;同電線彎折實驗機時光纖感測器和光纖通訊網固有的抗電磁干擾效能◕✘│☁，在卑劣的電站環境中更是顯示出了無與倫比的優越性◕✘│☁，光纖系統取代傳統的電氣系統是未聽筒線伸縮疲勞實驗機來電站建設與改造的必定趨勢

　　1.5沒有因充油而潛伏的易燃▩·↟◕、易爆炸等危險 信

　　非常規互感器的絕緣結構相對簡單◕✘│☁，1般不採取油作為絕緣介質◕✘│☁，不會引發火災和爆炸等危險✘↟。

　　1.6體積小▩·↟◕、重量輕

　　非常規互感器無鐵芯◕✘│☁，其重量較相同電壓等級的電磁式互感器小很多✘↟。

　　綜上所述◕✘│☁，非常規互感器以其優越的效能▩·↟◕、適應了電力系統數字化▩·↟◕、智慧化和網路化發展的需要◕✘│☁，並具有明顯的經濟效益和社會效益◕✘│☁，對保證日趨龐大和複雜的電力系統安全可靠執行並提高其自動化程度具有深遠的意義✘↟。

　　2電子互感器分類

　　2.1有源電子式互感器

　　有源電子式互感器利用電磁感應等原理感應被測訊號◕✘│☁，對電流互感器採取Rogowski線圈◕✘│☁，對電壓互感器採取電阻▩·↟◕、電容或電感分壓等方式✘↟。有源電子式互感器的高壓平臺感測頭部份具有需電源供電的電子電路◕✘│☁，在1次平臺上完成摹擬量的數值取樣(即遠端模組)◕✘│☁，利用光纖傳輸將數字訊號傳送到2次的保護▩·↟◕、測控和計量系統✘↟。

　　有源電子式互感器又可分為封閉式氣體絕緣組合電器(GIS)式和獨立式◕✘│☁，GIS式電子式互感器1般為電流▩·↟◕、電玻璃3點曲折實驗機壓組合式◕✘│☁，其收集模組安裝在GIS的接地外殼上◕✘│☁，由於絕緣由GIS解決◕✘│☁，遠端收集模組在地電位上◕✘│☁，可直接採取變電站220 V/110 V 直流電源供電✘↟。獨立式電子式互感器的收集單元安裝在絕緣瓷柱上◕✘│☁，因絕緣要求◕✘│☁，收集單元的供電電源有鐳射▩·↟◕、小電流互感器▩·↟◕、分壓器▩·↟◕、光電池供電等多種方式◕✘│☁，實際工程利用1般採取鐳射供電◕✘│☁，或鐳射與小電流互感器協同配合供電◕✘│☁，即線路有流時由小電流互感器供電◕✘│☁，無流時由鐳射供電✘↟。對獨立式電子式互感器◕✘│☁，為了下降本錢▩·↟◕、減少佔地面20kn電子萬能實驗機積◕✘│☁，1般採取組合式◕✘│☁，行將電流互感器▩·↟◕、電壓互感器安裝在同1個複合絕緣子上◕✘│☁，遠端模組同時收集電流▩·↟◕、電壓訊號◕✘│☁，可適用電源單根電線電纜水平燃燒實驗機供電迴路

　　2.2無源電子式互感器

　　無源電子式互感器又稱為光學互感器✘↟。無源電子式電流互感器利用法拉電線電纜曲撓實驗機第(Faraday)磁光效應感應被測訊號◕✘│☁，感測頭部份分為塊狀玻璃和全光纖2種方式 全自動彈簧實驗機✘↟。無源電子式電壓互感器利用Pockels電光效應或基於逆壓電效應或電致仲縮效應感應被測訊號◕✘│☁，現在研究的光學電壓互感器大多是基於Pockels效應 ✘↟。無源電子式互感器感測頭部份不需要複雜的供電裝置◕✘│☁，全部系統的線性度比較好✘↟。無源電子式互感器利用光纖傳輸1次電流▩·↟◕、電壓的感測訊號◕✘│☁，至主控室或保護小室進行調製和解調◕✘│☁，輸出數字訊號至MU◕✘│☁，供保護▩·↟◕、測控▩·↟◕、計量使用✘↟。無源電子式互感器的感測頭部份是較複雜的光學系統◕✘│☁，容易遭到多種環境因素的影響◕✘│☁，例如溫度▩·↟◕、震動等◕✘│☁，影響其實用化的程序✘↟。 資訊請登陸:輸配託輥防塵實驗電機裝備網

　　3有源式互感器與無源式互感器的比較

　　有源電子式互感器的關鍵技術在於電源供電技術▩·↟◕、遠端電子模組的可靠性▩·↟◕、收集單元的可保護性✘↟。基於傳統互感器的執行經驗◕✘│☁，可不斟酌Rogowski線圈和分壓器(電阻▩·↟◕、電容或電感)故障的保護✘↟。GIS式電子式互感器直接接人變電站直流電源◕✘│☁，不需要額外供電◕✘│☁，收集單元安裝在與大地緊密相連的接地殼上✘↟。這類方式抗干擾能力強◕✘│☁，更換保護方便◕✘│☁，收集單元異常處理不需要1次系統停電✘↟。而對獨立式電子式互感器◕✘│☁，在高壓平臺上的電源及遠端模組長時間工作在高低溫頻繁交替的卑劣環境中◕✘│☁，其使用壽命遠不如安裝在主控室或保護小室的保護測控裝置◕✘│☁，還需要積累實際工程經驗;另外◕✘│☁，當電源或遠端模組產生異常▩·↟◕、需要保護或更換時◕✘│☁，需要1次系統停電處理✘↟。 資訊來源:http://tede.cn

　　無源式電子式互感器的關鍵技術在於光學感測材料的穩定性▩·↟◕、感測頭的組裝技術▩·↟◕、微弱訊號調製解調▩·↟◕、溫度對精度的影響▩·↟◕、震動對精度的影響▩·↟◕、長時間執行按鍵壽命實驗機的穩定性✘↟。但由於無源電子式互感器的電子電路部份均安裝在主控室或保護小室◕✘│☁，執行條件優越◕✘│☁，更換保護方便✘↟。有源或無源電子式互感器的利用◕✘│☁，均大大下降了佔地面積◕✘│☁，減少了傳統互感器的2次電纜連線◕✘│☁，是互感器的發展方向✘↟。無源電子式互感器可靠性高▩·↟◕、保護方便◕✘│☁，是獨立安裝的互感器的理想解決方案✘↟。

4電子式互感器存在的主要問題

電子互感器在工程利用上存在的主要問題是✘↟╃：由於需要對感測器進行供能◕✘│☁，長時間大功率的鐳射供能會影響光器件的使用壽命◕✘│☁，羅氏線圈輸出訊號與其結構有很強的相干性◕✘│☁，溫度變化會致使結構變化◕✘│☁，影響電子線路丈量準確度✘↟。

光電式互感器在工程利用上存在的主要問題是✘↟╃：溫度的變化會引發光路系統的變化引發晶體除具有電光效應外的彈光效應▩·↟◕、熱光效應等干擾效應◕✘│☁，致使絕緣子內光學電壓感測器的工作穩定性減弱✘↟。溫度對光電式互感器丈量誤差的影響◕✘│☁，1直是人們討論的熱門◕✘│☁，在實際利用中◕✘│☁，對溫度變化所產生的丈量誤差的影響◕✘│☁，應提高光路系統(如光電2極管)的抗干擾能力✘↟。如使用溫度穩定性好◕✘│☁，且波長漂移小的發光光源▩·↟◕、純淨且經過量次提拉的電光晶體等◕✘│☁，在提高溫度穩定性的研究中◕✘│☁，最近幾年來倍受國內外學者關注的有溫控法▩·↟◕、雙光路溫度補償法◕✘│☁，雙晶體溫度補償▩·↟◕、硬體電路補償和軟體補償等方法✘↟。另外還有磁光材料的雙折射效應對光電電流互感器丈量精度的影響由於磁光氣缸體水壓實驗機材料的雙折射效應◕✘│☁，使射人磁光介質的線性偏環境萬能實驗機振光變成橢圓偏振光◕✘│☁，其結果是✘↟╃：從檢偏器輸出的光強度變化與被測電流不3缸曲折實驗機成正比◕✘│☁，使光電式電流互感器的靈敏度不穩定◕✘│☁，從而下降了光電式電流互感器的丈量精度✘↟。

上述兩種不同型別的互感器存在的共同問題✘↟╃：

(1)常規電流互感器的介面相容問題◕✘│☁，其輸出介面沒有統1標準◕✘│☁，產品的標準還沒有規範化◕✘│☁，頻率響應▩·↟◕、動態範圍▩·↟◕、信噪比▩·↟◕、波形畸變▩·↟◕、穩定性的檢驗需有特殊規範;

(2)非常規互感器現場校驗問題◕✘│☁，輸出為弱電信鋁箔膠帶拉力實驗機號且包括數字量◕✘│☁，必須探索新的校驗方法;

(3)裝備的可靠性問題◕✘│☁，包括電磁相容▩·↟◕、系統熱穩定性和電子元件的可靠性問題需進1步在工程利用中檢驗✘↟。