电子式互感器课件

,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,*,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,*,电子式互感器概述,电子式互感器概述,电子式互感器按原理划分：,按用途分：,1,、,测量用,将任一数值的交流电流转换为用标准仪器可以直接测量的交流电流值；使高压回路与维护人员可以接近的测量仪表绝缘。,2,、,保护用,将任一数值的交流电流转换成可以供给继电保护装置的交流电流值；使高压回路与维护人员可以接近的继电器绝缘。,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,一、电流互感器简介,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,1.,高压电流互感器分类,第二代,:,电磁感应原理,绝缘介质,:SF,6,或干式环氧材料绝缘,1A,或,5A,模拟量输出,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,7,3,6,5,4,2,1,1,输电线,2,传感头,3,绝缘子串,4,接线盒,5,拉杆,6,传输光纤,7,电子元件,电子式电流互感器,现场安装示意图,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,2.,电子式电流,互感器结构和原理,ECT,现场图,传感头部分装配原理示意图,1-,导电杆、,2-,电源板、,3-,电源变压器、,4-A/D,采集板、,5-,罗果夫斯基线圈、,6-,铁芯线圈,7-,铁芯线圈外围电路板、,8-,金具、,9-,外壳,电流互感器样机（传感头）,10,Rogowski,线圈介绍,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,11,共88页,图 罗果夫斯基线圈原理图及等效原理图,12,Rogowski,线圈介绍,Rogowski,线圈结构图,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,u,2,(t),与,I(t),的关系为：,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。,13,有源式电子式电流互感器原理图,Rogowski,线圈的几个问题（,1,）,在测量小信号时，由于,Rogowski,线圈为空心线圈，要达到很高的准确度，就要求线圈具有较多的匝数。,根据国家标准,GB1208,1997,对电流互感器的规定，对于,测量通道,，应保证在,小于,1.2,倍额定电流,的情况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内；同时对,保护通道,，,能保证在,20,倍额定电流以内能够进行保护监测,。,假设额定电流为,600A,，则保护用暂态电流幅值可达,600,20,12000A,，实现如此大范围内信号的准确测量难度是很大的,15,共88页,Rogowski,线圈的几个问题（,2,）,线圈骨架的选择,水泥、大理石、花岗岩,要求,：选择线性膨胀系数小的材料做线圈骨架，随温度变化，形变越小越好，使线圈所受影响最小,Rogowski,线圈的输出信号通常比较弱，易受外界电磁场的干扰，应对线圈进行屏蔽，输出信号用屏蔽双绞线引出,16,共88页,小信号铁芯,CT,（低功率线圈）,（测量稳态信号测量用）,LPCT,二次回路要并接一阻值较小的电压取样电阻，该电阻是,LPCT,的一个组成部分，等效电路如下：,Us,为,LPCT,电压输出,Ip,为一次侧电流,Rsh,为采样电阻,Np,为一次绕组匝数,NS,为二次绕组匝数,17,共88页,小信号铁芯,CT,（低功率线圈）,（测量稳态信号测量用）,根据国家标准,GB1208,1997,对电流互感器的规定，对于,测量通道,，应保证在,小于,1.2,倍额定电流,的情况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内；,铁芯采用超微晶合金材料，环形穿心结构，没有气隙、漏磁,少。具有高磁导率，可使其在较小的截面下互感器测量绕组即可满足精度,要求。,由于,LPCT,损耗小，使得在测量很大的电流时（即使是短路电流时）也有较高的准确度而不会饱和，因此,LPCT,具有较宽的测量范围，在一定的应用领域内（例如一次电流从几十安到几千,安）。,18,共88页,高电位侧的电源供应问题,特制,CT,线圈从母线采电的供能方式,激光供能方式,蓄电池或太阳能电池供能方式,超声电源供能方式,19,共88页,特制,CT,线圈供能方式,采用接在母线上的参数变压器获得电压信号，对其进行整流、滤波、稳压后供给后级的电子线路,问题是母线中电流变化范围很大，从,空载电流,到,额定电流,，以及发生故障时的,短路电流,和,雷电冲击电流,，都要求保证直流电源的可靠输出,在,母线电流为零,的情况下，这种方法不能提供足够的电压输出来维持传感头的工作,20,共88页,激光供能方式,采用激光器从地面低电位侧通过光纤将光能传送到高电位侧，再经光电池将光能转换成电能，再经过,DC,DC,变换后，提供稳定的电压输出,优点：纹波小、不易受外界干扰，,摆脱了高压母线电流大小和电压高低的影响，这种供能方式的互感器可以对母线进行故障检测,缺点：价格比较昂贵、寿命短、光电池转换效率低，功率不足，要求电子线路选用低功耗元件,21,共88页,信号接收机的主要作用,将传感头通过光纤传递下来的,光脉冲信号,转换成,电脉冲信号,，并进行放大处理。,通过两路处理通道,(,一路是是采用,D/A,转换器的,模拟通道,，一路是采用计算机处理的,数字通道,),，对传输下来的信号进行处理。,输出,IEC,标准规定的模拟信号和数字信号,22,共88页,23,共88页,法拉第磁旋光效应示意图,根据马吕斯定律：,J1=J0sin2,（,+,）,J2=J0cos2,（,+,）,式中：,J0,为输入光强,J1,、,J2,为经检偏器分出的两路光强,为光路中的光强衰减系数,为起偏器与检偏器夹角,(,在本系统中为常数,),则：,(J1-J2)/(J1+J2),=-cos2,（,+,）,=sin(2),=sin(2VI),2VI,则可得出：,I,磁光玻璃式电子式电流互感器工作示意图,3.,磁光玻璃式电子式电流互感器产品结构与特点,一次传感器,复合支柱绝缘子,二次变送器,电子式电流互感器安装示意图,3.2,产品特点,一次传感器中采用磁光玻璃，无铁磁性材料，无磁滞磁饱和现象；,高压侧与低压侧之间由光缆连接，绝缘性能优异，而且光缆有很强的抗电磁干扰能力；,绝缘形式为干式的，不充油、不充气。终身免维护；,量程范围可根据客户的需求通过软件任意调整。,体积小，重量轻，安装、运输容易；,具有模拟、数字两种接口，便于二次部分的升级换代和数字化变电站的建设。,具有,1A,标准电流输出接口，带功率输出的特点，可直接替换传统产品；,二次侧可开路或短路，不存在二次开路高压危险，便于二次侧的维护与维修；,（,6,）,洛阳电力局新安县变电站产品,LDGDZB,110W2,型运行现场,无源式电流互感器,的原理与传统的电磁式互感器截然不同，,优点,在于其传感头在设计上没有电源的供应的问题，但是这种互感器对光学技术、光纤技术以及光学材料的发展有很大的依赖性，研制技术难度大，成本较高。而且，磁光材料在外界环境的温度压力等参数变换的情况下的稳定性也是一个技术上难以解决的问题。,因此，要达到实用阶段还要走很长的路。,有源式电流互感器,采用的是传统的电阻、电容等器件，优点在于采样精确度比较高，同无源光电互感器相比，在结构上更加简单，也比较容易和计算机实现直接通信，但是它的缺点在于传感头的电源供应、大范围电流的准确测量问题和电磁兼容问题。,（,1,）电阻分压原理,电子式电压互感器采用电阻、阻容分压原理，其输出在整个测量范围内呈线性，其原理图如下：,二、电子式电压互感器,二、电子式电压互感器,（,1,）电容分压原理,五、采集器与合并单元,合并单元（,Merging Unit,，,MU,）是对来自一次采集器的电流和电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元接受并同步来自不同采集器的数字光信号，按照,IEC61850,-9-1/-9-2LE,的通信协议进行数据处理，并按此协议与保护、测控装置等二次设备进行通信。,