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电力系统中光电电流互感器研究

文章来源:本站原创 作者:未知 点击:次 时间:2011/7/21 11:29:04 转载:

  电力系统中光电电流测量技术是国内外研究的热点和难点,光电电流互感器是未来电力工业电流测量发展的趋势。文中基于传统的电流互感器,利用数字调制和光功率推动技术,对有源光电电流互感器进行了研究;基于法拉第效应,利用相位补偿和传感头组装技术,研制了块状玻璃式无源光电电流互感器。同时还讨论了几种光电电流互感器的发展状况。 

  STUDY ON OPTICAL CURRENT TRANSFORMER IN POWER SYSTEM 

  Abstract:In recent years, considerable effort has been devoted to the optical current measurement 

technology, which is an attractive but difficult subject. The optical current transformer (OCT) 

will be used to replace the conventional current transformer in the future. Based on the 

conventional current transformer, the paper presents an active OCT by utilizing A/D data 

modulation and optical powered technology. Based on Faraday effect, a bulk-glass passive OCT is developed by using phase compensation and sensing head assembly

 technique. The development of the optical current transformers is also discussed. 

This project is supported by National Natural Science Foundation of China (No.59377326) 

and Post-Doctoral Science Foundation of China. 

  0 引言 

  电流互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备,其精度及可靠性与电力系统的安全、可靠和经济运行密切相关。然而随着电力工业的发展,电力传输系统容量不断增加,运行电压等级也越来越高,目前我国电网的最高电压等级已达500 kV,下一个电压等级也许是750 kV或1  000 kV。此时,传统的电磁式电流互感器暴露出一系列严重的缺点:电流互感器的绝缘结构将非常复杂,造价也会急剧增加;由于电磁感应式电流互感器所固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃易爆等缺点,已难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电力数字网等的发展需要。寻求更理想的新型电流互感器已势在必行,目前注意力已集中到光学传感技术,即用光电子学的方法来发展所谓的光电式电流互感器(optical current transformer,简称OCT)[1]。与传统的电磁式电流互感器相比,光电式电流互感器具有抗电磁干扰、不饱和、测量范围大、频带宽、数字信号传输、体积小 、重量轻等优点。光电式电流互感器从传感头有无电源供电的角度可分为有源OCT和无源OCT两大类。有源OCT又分为频率调制式、脉冲调制式、数字调制式及强度调制式;无源OCT可分为全光纤式、光电混合式、块状玻璃式。尽管OCT已研究了20多年,经过了大量的理论分析、实验研究及挂网运行,但到目前为止还没有一种大批量的商品化产品投放市场[2]。其根本原因在于:虽然原理、技术可行,但要在高电压、高电磁干扰、高温差变化等环境影响下长期、稳定、可靠地运行还需付出更多的努力。 

  本文的目的就是针对以上存在的问题,结合我国的国情,介绍作者在有源OCT和无源OCT方面做的一些研究,以利于加速我国在这方面的研究、开发和实用化进程。 

  1 有源OCT 

  有源OCT就是基于传统的电流互感器(TA),利用有源器件调制技术,以光纤作为信号通道,把高压侧转换的光信号传到地面进行信号处理,得到被测信号的装置。这种互感器的特点是,既利用了光纤系统提供的高绝缘性的优点,显著地降低了

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