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電子式互感器的原理與比較(一)

星之球激光 來源:電子工程網2012-08-13 我要評論(0 )   

隨著 光纖傳(chuan) 感 技術、 光纖通信 技術的飛速發展, 光電 技術在電力係統中的應用越來越廣泛。電子式互感器就是其中之一。電子式互感器具有體(ti) 積小、重量輕、頻帶響應寬、...

       隨著光纖傳(chuan) 感技術、光纖通信技術的飛速發展,光電技術在電力係統中的應用越來越廣泛。電子式互感器就是其中之一。電子式互感器具有體(ti) 積小、重量輕、頻帶響應寬、無飽和現象、抗電磁幹擾性能佳、無油化結構、絕緣可靠、便於(yu) 向數字化、微機化發展等諸多優(you) 點,將在數字化變電站中廣泛應用。

  電子式互感器的誕生是互感器傳(chuan) 感準確化、傳(chuan) 輸光纖化和輸出數字化發展趨勢的必然結果。電子式互感器是數字變電站的關(guan) 鍵裝備之一。傳(chuan) 感方法對電子式互感器的結構體(ti) 係有很大影響。光學原理的電子式互感器結構體(ti) 係簡單,是無源的電子式互感器。電磁測量原理的電子式互感器是有源電子式互感器。

 

  1電子互感器的優(you) 點

 

  1.1高低壓完全隔離,安全性高,具有優(you) 良的絕緣性能,不含鐵芯,消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題

  電磁式互感器的被測信號與(yu) 二次線圈之間通過鐵芯耦合,絕緣結構複雜,其造價(jia) 隨電壓等級呈指數關(guan) 係上升。非常規互感器將高壓側(ce) 信號通過絕緣性能很好的光纖傳(chuan) 輸到二次設備,這使得其絕緣結構大大簡化,電壓等級越高其性價(jia) 比優(you) 勢越明顯。非常規互感器利用光纜而不是電纜作為(wei) 信號傳(chuan) 輸工具,實現了高低壓的徹底隔離,不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次回路開路給設備和人身造成的危害,安全性和可靠性大大提高。

  電磁式互感器由於(yu) 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(yu) 傳(chuan) 統互感器有著本質的區別,一般不用鐵芯做磁耦合,因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現象,從(cong) 而使互感器運行暫態響應好、穩定性好,保證了係統運行的高可靠性。

  1.2抗電磁幹擾性能好,低壓側(ce) 無開路高壓危險

  電磁式電流互感器二次回路不能開路,低壓側(ce) 存在開路危險。非常規互感器的高壓側(ce) 和低壓側(ce) 之間隻存在光纖聯係,信號通過光纖傳(chuan) 輸,高壓回路與(yu) 二次回路在電氣上完全隔離,互感器具有較好的抗電磁幹擾能力,低壓側(ce) 無開路引起的高電壓危險。

  1.3動態範圍大,測量精度高,頻率響應範圍寬

  電網正常運行時電流互感器流過的電流不大,但短路電流一般很大,而且隨著電網容量的增加,短路電流越來越大。電磁式電流互感器因存在磁飽和問題,難以實現大範圍測量,同一互感器很難同時滿足測量和繼電保護的需要。非常規互感器有很寬的動態範圍,可同時滿足測量和繼電保護的需要。

  非常規互感器的頻率範圍主要取決(jue) 於(yu) 相關(guan) 的電子線路部分,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(yu) 直流的測量,而電磁式互感器是難以進行這方麵工作的。

  1.4數據傳(chuan) 輸抗幹擾能力強

  電磁式互感器傳(chuan) 送的是模擬信號,電站中的測量、控製和繼電保護傳(chuan) 統上都是通過同軸電纜將電氣傳(chuan) 感器測量的電信號傳(chuan) 輸到控製室。當多個(ge) 不同的裝置需要同一個(ge) 互感器的信號時,就需要進行複雜的二次接線,這種傳(chuan) 統的結構不可避免地會(hui) 受到電磁場的幹擾。而光電式互感器輸出的數字信號可以很方便地進行數據通信,可以將光電式互感器以及需要取用互感器信號的裝置構成一個(ge) 現場總線網絡。實現數據共享,從(cong) 而節省大量的二次電纜;同時光纖傳(chuan) 感器和光纖通信網固有的抗電磁幹擾性能,在惡劣的電站環境中更是顯示出了無與(yu) 倫(lun) 比的優(you) 越性,光纖係統取代傳(chuan) 統的電氣係統是未來電站建設與(yu) 改造的必然趨勢

  1.5沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險 信非常規互感器的絕緣結構相對簡單,一般不采用油作為(wei) 絕緣介質,不會(hui) 引起火災和爆炸等危險。

  1.6體(ti) 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(you) 越的性能、適應了電力係統數字化、智能化和網絡化發展的需要,並具有明顯的經濟效益和社會(hui) 效益,對於(yu) 保證日益龐大和複雜的電力係統安全可靠運行並提高其自動化程度具有深遠的意義(yi) 。

 

  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信號,對於(yu) 電流互感器采用Rogowski線圈,對於(yu) 電壓互感器采用電阻、電容或電感分壓等方式。有源電子式互感器的高壓平台傳(chuan) 感頭部分具有需電源供電的電子電路,在一次平台上完成模擬量的數值采樣(即遠端模塊),利用光纖傳(chuan) 輸將數字信號傳(chuan) 送到二次的保護、測控和計量係統。

  有源電子式互感器又可分為(wei) 封閉式氣體(ti) 絕緣組合電器(GIS)式和獨立式,GIS式電子式互感器一般為(wei) 電流、電壓組合式,其采集模塊安裝在GIS的接地外殼上,由於(yu) 絕緣由GIS解決(jue) ,遠端采集模塊在地電位上,可直接采用變電站220 V/110 V 直流電源供電。獨立式電子式互感器的采集單元安裝在絕緣瓷柱上,因絕緣要求,采集單元的供電電源有激光、小電流互感器、分壓器、光電池供電等多種方式,實際工程應用一般采取激光供電,或激光與(yu) 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,無流時由激光供電。對於(yu) 獨立式電子式互感器,為(wei) 了降低成本、減少占地麵積,一般采用組合式,即將電流互感器、電壓互感器安裝在同一個(ge) 複合絕緣子上,遠端模塊同時采集電流、電壓信號,可合用電源供電回路。

  2.2無源電子式互感器

  無源電子式互感器又稱為(wei) 光學互感器。無源電子式電流互感器利用法拉第(Faraday)磁光效應感應被測信號,傳(chuan) 感頭部分分為(wei) 塊狀玻璃和全光纖2種方式 。無源電子式電壓互感器利用Pockels電光效應或基於(yu) 逆壓電效應或電致仲縮效應感應被測信號,現在研究的光學電壓互感器大多是基於(yu) Pockels效應 。無源電子式互感器傳(chuan) 感頭部分不需要複雜的供電裝置,整個(ge) 係統的線性度比較好。無源電子式互感器利用光纖傳(chuan) 輸一次電流、電壓的傳(chuan) 感信號,至主控室或保護小室進行調製和解調,輸出數字信號至MU,供保護、測控、計量使用。無源電子式互感器的傳(chuan) 感頭部分是較複雜的光學係統,容易受到多種環境因素的影響,例如溫度、震動等,影響其實用化的進程。

      

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