光学互感器原理讲稿课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,OCT,、,OVT,的,原理及特点,OCT、OVT的 原理及特点,序,光纤传感器的一般原理,光波的几个特征参数：振幅、相位、偏振态、波长，实际便于测量的是光强。,光波在光纤内传输时，受到周围因素（温度，应力，磁场、电场等）的作用，会引起光波特征参数的改变。,通过抑制非测量量的作用，根据输出光波来反算被测物理量的变化。,序光纤传感器的一般原理光波的几个特征参数：振幅、相位、偏,光纤传感器按照光纤所起作用分类,传感型：敏感,+,传光，全光纤电流传感器,传光型：其它敏感元件测量，光纤数据传输。注意光通讯不属于此类。如磁光玻璃电流传感器、电压传感器,光纤传感器按照光纤所起作用分类传感型：敏感+传光，全光纤电流,电子式互感器的概念,以输出方式定义：有合并单元，有数字光信号输出，模拟量输出可选。与敏感原理无关。,光学电流和电压互感器也属于电子式互感器，合并单元及其其后的应用相同。,电子式互感器的概念以输出方式定义：有合并单元，有数字光信号输,第一部分,OCT,介绍,1,、概述,2,、工作原理,3,、特点,第一部分OCT介绍,磁饱和导致暂态大电流无法测量,绝缘结构在高电压时体积大、成本高,油气爆炸风险，二次开路导致的高压,二次负载对精度有影响，输出没有数字化,新型互感器的研发试图解决,电磁式电流互感器存在的不足：,磁饱和导致暂态大电流无法测量新型互感器的研发试图解决,OCT,介绍,概述,OCT,（光,CT,）即光学电流互感器。,国内对,OCT,的定义比较模糊,只要用到光纤的,CT,都称为,OCT,，其实不然，只有通过法拉第磁光效应对电流进行测量的才是真正的,OCT,。,OCT介绍概述OCT（光CT）即光学电流互感器。,电流互感器,的基本分类,按,传,感,原,理,法拉第磁光效应（,1846,提出）,法拉第电磁感应（,1886,年专利）,磁光玻璃式,全光纤式,铁芯互感式,低功率线圈式（,LPCT,）,空心线圈式（,RCT,）,(Rogowsgi,线圈,)(1912,年,),电流互感器的基本分类按法拉第磁光效应（1846提出）法拉第电,OCT,介绍,工作原理,磁光法拉第效应,1845,年，法拉第发现，当一块玻璃被置于强磁场中时，它会具有光学活性。,当一束线偏振光沿着与磁场平行的方向通过这块玻璃时，线偏振光的振动平面将产生偏转,F,。,OCT介绍工作原理磁光法拉第效应,光学互感器原理讲稿课件,OCT,介绍,工作原理,安培环路定理,如果敏感路径是闭合环路，将遵守安培环路定律,于是环路下的法拉第相角的大小,OCT介绍工作原理安培环路定理,OCT,介绍,概述,OCT,的结构形式,OCT介绍概述OCT的结构形式,OCT,介绍,工作原理,磁光玻璃式,OCT,工作原理,光源,-,偏振器，偏振器将光波转化为线偏振光进入磁光玻璃；,在电流产生的磁场的作用下，线偏振光的方位角会发生偏转，在磁光玻璃的输出端放置一个检偏器，当偏振光方位角发生改变时，透过检偏器的光强随之改变；,输出光经过传输光纤到达低压侧的探测器，利用二次处理系统可以对探测器输出进行采集，从而得到对应的电流值。,OCT介绍工作原理磁光玻璃式OCT工作原理,OCT,介绍,工作原理,优点是实现简单，数字处理较为容易；,缺点是它采用开环工作模式，由于偏振光方位角与输出光强对应关系为正弦函数，随着测量范围的增加，非线性误差增大。,OCT介绍工作原理优点是实现简单，数字处理较为容易；,OCT,介绍,工作原理,全光纤式,OCT,的敏感原理,相比磁光玻璃式,OCT,来说，全光纤式,OCT,的光路要复杂的多。,敏感光路虽然也是利用磁光法拉第效应，但不是简单地检测一束线偏振光的偏转角，而是通过检测两束圆偏振光（一束左旋，一束右旋）的光程差来获取磁场（或电流）大小的。,1A,电流引起的光程差为,0.1nm,，必须通过干涉的方法来测量。,OCT介绍工作原理全光纤式OCT的敏感原理,OCT,介绍,工作原理,全光纤式,OCT,工作原理,光源,-,耦合器,-,偏振器，光波转化为线偏振光，并,45,度进入相位调制器，,在相位调制器上施加调制，两束受到调制的光波进入了光纤线圈，,在电流产生的磁场的作用下，两束光波之间产生正比于载体电流的相位角，经反射镜反射后两束光波返回到相位调制器、偏振器、耦合器，最后进入光电探测器，,输出的电压信号被信号处理电路接收并运算，运算结果通过数字接口输出。,OCT介绍工作原理全光纤式OCT工作原理,OCT,介绍,工作原理,全光纤,OCT,的闭环控制原理框图,采用闭环控制技术可以将测量范围大大提高,OCT介绍工作原理全光纤OCT的闭环控制原理框图,高带宽,由于光通过传感器部分只需要,s,级时间，因而频带宽度完全由信号处理部分电子线路响应速度决定；可达,10kHz,。,能够实现准确的暂态电流测量、电能质量分析、故障录波等,OCT,的共同优点,高带宽由于光通过传感器部分只需要s级时间，因而频带宽度完,各类互感器频率特性对比,各类互感器频率特性对比,光学互感器原理讲稿课件,绝缘方式简单,一、二次侧的信号传递依靠光纤，绝缘易于实现,电压等级越高，优势也越明显,OCT,的共同优点,绝缘方式简单 一、二次侧的信号传递依靠光纤，绝缘易于实现O,安全性高、绿色环保,无二次开路危险、无爆炸危险,耗材少、运输成本低、占地面积少、安装维护简单,OCT,的共同优点,安全性高、绿色环保 无二次开路危险、无爆炸危险 OCT的,敏感环安装方式灵活,敏感头柔性设计，安装方式灵活，可以轻松实现与隔离开关、,GIS,开关、断路器、变压器等设备的集成安装,无附加动稳定和热稳定问题,FOCT,的特有优点,敏感环安装方式灵活敏感头柔性设计，安装方式灵活，可以轻松实,OCT,介绍,应用方式,很容易与,GIS,等设备进行集成，,110kV GIS,上三相一体式安装,OCT介绍应用方式很容易与GIS等设备进行集成，110k,光学互感器原理讲稿课件,光学互感器原理讲稿课件,光学互感器原理讲稿课件,抗环境电磁干扰能力强,抗电磁干扰能力强,其偏心安装、套筒外安装等方式均不影响使用精度,FOCT,的特有优点,抗环境电磁干扰能力强 抗电磁干扰能力强FOCT的特有优点,测量精度高,计量精度满足,0.2S,准确级要求,保护精度远优于,5P,宽动态范围,在,1%-200%,额定电流范围内满足计量精度,在,200kA,范围内满足保护精度要求,采用闭环控制技术带来的优点,FOCT,的特有优点,测量精度高 计量精度满足0.2S准确级要求 宽动态范围 在,抗可同时精确测量交、直流，满足谐波准确度测量的要求；,光路全部采用光纤熔接技术，工艺性好。,FOCT,的特有优点,抗可同时精确测量交、直流，满足谐波准确度测量的要求；FOC,国内外光学,CT,发展现状,国外发展现状,ABB,2005,年光纤式用于电解铝等,50kA,低压直流测试。,AREVA,，,磁光玻璃,1992-2007 15,年,70,相,Nxtphase,，,光纤式，,2000-2006 6,年间,30,个站采用，已被,AREVA,并购。,国内外光学CT发展现状国外发展现状ABB 2005年光纤式用,国内外光学,CT,发展现状,国内发展现状,高校学术探索,企业研究,磁光玻璃式,OCT,，组合式,磁光玻璃式,OCT,，,全光纤电子式电流互感器,最难的全光纤电流互感器已经有企业突破，跻身世界先进行列,通过了型式试验，准确度达到,0.2,级，,0.2S,，,0.1,级,实现了两个,110kV,整站的商用,国内外光学CT发展现状国内发展现状高校学术探索企业研究 磁光,OCT,代表未来的发展方向,OCT代表未来的发展方向,OCT,介绍,问题,运行经验少,，长期稳定性和可靠性有待运行考验，用户的信心建立在产品的使用情况上。需要用户与设备制造商一起努力来推动新技术的发展。,使用起点高，需要和配套的数字计量系统和保护系统配合使用才能发挥优势。,安装和使用尽管简单，但工作人员更熟悉运行了几十年的传统设备，配套运行规程需调整。,OCT介绍问题运行经验少，长期稳定性和可靠性有待运行考验,OCT,介绍,特点,有待各方共同的工作解决,配套的检定方法,配套的标准,配套的设计等规程,OCT介绍特点有待各方共同的工作解决,第二部分,OPT,介绍,1,、概述,2,、工作原理,3,、特点,第二部分OPT介绍,OVT,介绍,概述,OVT,也称为,OPT,（光,PT,），利用光学的方法来测量电场，间接达到测量电压信号。,近十几年来，有许多国家的研究机构纷纷加入了,OVT,的研究开发行列。,目前，只有,Nxtphase,、,ABB,有相关产品化的报道。,难度要比,OCT,大。,OVT介绍概述OVT也称为OPT（光PT），利用光学的方,OVT,介绍,概述,OVT,的分类,国内外关于,OVT,的主流方案主有两种。,逆压电效应型,泡克尔斯（,Pockers,）效应型,OVT介绍概述OVT的分类,OVT,介绍,概述,ABB,重点研究逆压电效应型,OVT,NxtPhase,重点研究泡克尔斯效应型,OVT,OVT介绍概述ABB重点研究逆压电效应型OVT,OVT,介绍,概述,从国外公司研究的产品化进程来看，泡克尔斯,OVT,比逆压电效应,OVT,更加有优势。,国内有少数几家高校对两种效应的,OVT,进行了一些探索性研究，并取得了一些研究成果。但是，在产品的工程化方面还存在很大的差距，迫切需要由工程单位进行有效的产品化研究。,OVT介绍概述从国外公司研究的产品化进程来看，泡克尔斯O,OVT,介绍,工作原理,逆压电效应,当压电晶体受到外加电场作用时，晶体除了产生极化现象以外，同时形状也将产生微小变化，即产生应变，这种现象称为逆压电效应。若将逆压电效应引起的晶体形变转化为光信号的调制并检测光信号，则可实现电场,(,或电压,),的光学传感。,电压引起的相位差：,KNU,OVT介绍工作原理逆压电效应,OVT,介绍,工作原理,泡克尔斯（,Pockels,）效应,当光波通过晶体时，在两个轴上光波之间的相位差会随着电压（或电场）改变。干涉后的合成波偏振态会发生变化，无电压时为圆偏振，有电压时为椭圆偏振，偏振度大小与两束光的相位差有关。,通过检测相位差,就可以得到被测电压，但是直接测量相位是很困难的，必须通过干涉后检测功率变化来计算相位差，从而计算得出电压。,相位差与施加电压的关系如下：,OVT介绍工作原理泡克尔斯（Pockels）效应,光学互感器原理讲稿课件,OVT,介绍,特点,OVT,的优点：,1,）绝缘性能好，用来做传感材料的磁光玻璃（或光纤）、传输信号的光纤都是良好的绝缘材料；,2,）测量频带宽，可以达到,1kHz,以上；,3,）不存在铁磁谐振等问题；,4,）体积小，重量轻，节能环保，无需充油；,5,）适应了电力保护和计量的数字化、自动化及光通信的发展趋势。,OVT介绍特点OVT的优点：,OVT,介绍,特点,OVT,存在的问题：,1,）研制难度大，对材料稳定性要求高；,2,）间接利用了电场分压，环节多，设计难度较大；,3,）长期稳定性有待验证。,OVT介绍特点OVT存在的问题：,总结,光学互感器是智能电网中关键的测量元件，关系到电网的保护和电能计量。,研发的单位正加快速度，形成竞争态势；,用户给予了关注和试用支持。主管部门给予的支持尤其重要。,我国的光学互感器的应用赶超世界先进水平指日可待。,总结光学互感器是智能电网中关键的测量元件，关系到电网的保护和,欢迎您提出宝贵意见和建议,谢谢！,欢迎您提出宝贵意见和建议谢谢！,