電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)的研究

李洋

【摘 ?要】互感器主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)，在電能測量控制以及電流電壓供給等方面起著重要作用，本篇論文首先介紹了電子式互感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，因?yàn)榛ジ衅饕卜譃橛性椿ジ衅骱蜔o源互感器，它們用到的技術(shù)也是不同的，所以又對(duì)它們用到的技術(shù)性能進(jìn)行了分析探究，并且在互感器對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的影響展開討論，最后對(duì)癥下藥，針對(duì)問題提出了解決措施。

【關(guān)鍵詞】電子式互感器;種類;性能比較

1 電子式互感器在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)，電子式互感器的發(fā)展也緊跟腳步，不斷有新的互感器產(chǎn)生，國內(nèi)外互感器之間的交流也越來越頻繁，尤其是很多國外生產(chǎn)的電子互感器都在中國有了廣泛應(yīng)用。由于對(duì)電子式互感器應(yīng)用越來越廣泛，所以的需求越來越大，因此電子式互感器生產(chǎn)商也越來越多，其種類也不斷更新?lián)Q代，當(dāng)今比較主流的主要是有源式互感器、磁光玻璃以及光纖式互感器。

電子式互感器在國內(nèi)外的運(yùn)行情況及經(jīng)驗(yàn)也是不一樣的，尤其是有源式電子互感器，雖然它在國外有一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但是和國內(nèi)相比還是稍有遜色。經(jīng)過電子互感器應(yīng)用統(tǒng)計(jì)得出，在國內(nèi)，有全站都采用有源電子式互感器的，還有部分采用的，其中完全采用的電壓為220KV的有四個(gè)站，110KV的達(dá)20多個(gè)，除此之外，還有很多雖然沒有完全采用，但是大部分都采用了電子式互感器，以上是2008年六月份進(jìn)行的大概統(tǒng)計(jì)結(jié)果，最近又有十余個(gè)220KV的變電站投產(chǎn)，并且是全站都會(huì)采用電子式互感器，并且110KV的變電站也被大量應(yīng)用起來，顯而易見，有源式電子式互感器已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛了。除了有源式電子式互感器廣泛應(yīng)用外，磁光玻璃電子互感器和光纖式電子互感器在電網(wǎng)中也有不同程度上的投入?？傮w來說，國內(nèi)外電子式互感器的發(fā)展都有很大的進(jìn)步，并且有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 電子式互感器的分類

電子式互感器主要有兩部分構(gòu)成，一部分是傳感模塊，主要用來采集一次電壓電流，然后還要把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，因?yàn)槭且淮坞妷海园惭b在高壓一次側(cè)，而合并單元主要用來合并處理傳感模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)信號(hào)，其安裝在高壓二次側(cè)。以上是電子式互感器的組成結(jié)構(gòu)，下面我們介紹種類及進(jìn)行性能比較。

2.1 電子式互感器的分類

前面我們已經(jīng)提到過有有源式電子式互感器、磁光玻璃以及光纖式，其實(shí)從整體上來分主要分為有源式和無源式兩大類。

傳感器的測量方式也不盡相同，有電磁測量、光學(xué)量等，如果用到第一種測量方式，就需要用到一次轉(zhuǎn)換器，將電傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠由光纖傳輸?shù)募垂庑盘?hào)，由于一次轉(zhuǎn)換器需要用到電源才能夠發(fā)揮作用，所以這類傳感器就是電子式互感器。所以無源式傳感器就是不用用到電源，所以就是不用一次轉(zhuǎn)換器，而是利用光學(xué)原理直接通過光纖將光信號(hào)傳輸出去的。

2.2.1 有源型電子式電流互感器

有源電子式互感器傳感測量用到的功率比較低，所以經(jīng)常采用LPC進(jìn)行傳感測量用電流信號(hào)，這里還用到空心線圈傳感，對(duì)電流信號(hào)起到保護(hù)的作用。由于電流互感器要求測量準(zhǔn)確度比較高，動(dòng)態(tài)變化范圍較大并且暫態(tài)性還要比較好，LPC和空心線圈恰好能達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)，所以采用這兩個(gè)工具是很必要的。通過研究我們知道空心線圈的輸出信號(hào)和被測電流之間有著一定的關(guān)系，另外還與真空磁導(dǎo)率、線圈匝數(shù)以及線圈截面積相關(guān)，我們可以通過推導(dǎo)等相關(guān)運(yùn)算來求出被測電流。

通過上面的介紹我們可以知道有源型電子式互感器是把空心線圈作為一次傳感器，另外電壓側(cè)電子器件要想正常工作，就必須要有電源供電。

2.2.2 無源型電子式電流互感器

無源式電子式互感器是不用電源而是通過光纖來進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)模虼擞挚梢苑Q之為光學(xué)電流互感器，它又可以劃分為磁光玻璃式電流互感器和全光纖式電流互感器。從字面上我們就可以知道，磁光玻璃式和全光纖式的不同肯定就是傳感器采用的材料不同，其中一種用的是塊狀磁光玻璃，另一種就是完全采用的玻璃光纖。這里用到的專業(yè)名詞有旋光角、光在介質(zhì)中的傳播距離、磁場強(qiáng)度等，同樣可以通過這些參數(shù)得出一次電流。

無源式電子式電流互感器是通過光纖傳輸信號(hào)的，所以不需要電源來供電，并且是把磁光玻璃作為一次傳感器。

2.2.3 有源型電子式電壓互感器和無源型電子式電壓互感器

電壓互感器主要是針對(duì)電壓，有源式電子式互感器其組成主要有光纖、分壓器以及電子處理電路等。高中物理中我們也學(xué)過，分壓器也分為不同種類，包括有電阻分壓器、電容以及阻容等。下面我們簡單介紹一下分壓器的工作流程，首先需要分壓器把被測高壓信號(hào)取出來，然后就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其次就是傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換之后以數(shù)字光信號(hào)的最終形式傳輸?shù)娇刂剖?，最后就是控制室中的信?hào)處理器來做相應(yīng)的處理工作了，比如光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及信號(hào)處理等，最終以電信號(hào)的形式來供微機(jī)操作。

無源式電子式電壓互感器與無源電流時(shí)互感器有一定的相似之處，它的工作原理基本上就是普克爾效應(yīng)，又叫做線性電光效應(yīng)，能產(chǎn)生電光效應(yīng)物質(zhì)可以說與很多種，但是并不是所有的都能在電力系統(tǒng)高壓測量中應(yīng)用，這里要用的物質(zhì)要具有很高的透過率、并且不會(huì)發(fā)生自然雙折射以及旋光性，由光電效應(yīng)但不會(huì)發(fā)生熱電效應(yīng)的晶體，而BGO就有著這些特性，所以經(jīng)常被應(yīng)用于電力系統(tǒng)高壓測量中。符合條件的光學(xué)電壓互感器又可以分為橫向和縱向調(diào)制光學(xué)電壓互感器，他們的工作原理有著很大的不同，這里我們就不進(jìn)行介紹了。

3 電子式互感器的性能比較

經(jīng)過上面幾類電子式互感器的介紹，我們了解了有源式電流互感器用到的主要是羅氏線圈以及作為一次傳感器的低功率線圈，而電壓互感器則是應(yīng)用分壓器，通過分壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)功能，最后介紹的光電電壓式互感器的工作原理是普克爾效應(yīng)，它們的工作原理、組成和應(yīng)用的技術(shù)都有一定的差別，所以最終的產(chǎn)品性能也會(huì)有很大的不同。

4 結(jié)束語

本篇論文我們主要介紹了不同的電子式互感器，主要有有源式和無源式以及電壓式和電流式之間的組合，不同的電子式互感器有不同的特點(diǎn)和性能，也有各自的優(yōu)勢，無源式電子式互感器雖然不需要電源，并且還可以用于直流電測量，但是也有自己的缺點(diǎn)，比如由于工藝技術(shù)比較先進(jìn)，所以成本都比較高，所以我們也要針對(duì)不同的情況選用不同的電子式互感器。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）