电子式互感器培训材料

电子式互感器培训资料2021年03月31日XX广东电科院：王红星汇报内容二、电子式电流互感器一、电子式互感器概述三、电子式电压互感器四、组合型电子式电流/电压互感器五、采集器与合并单元六、电子式互感器的实验与测试七、电子式互感器与智能变电站八、电子式互感器的典型运用工程一、电子式互感器概述一、电子式互感器概述一、电子式互感器概述平安优势：绝缘构造简单，无爆炸、无二次开路危险本钱优势：220kV以上时，绝缘本钱大幅降低大量采用光纤，本钱低性能优势：动态范围大，无死区，频带呼应宽电压等级越高电子式互感器优势越明显中低电压等级运用电子式互感器意义不大一、电子式互感器概述电子式互感器根本构造： 一次电流传感器P2P1MRIVMREFS1S2一次转换器二次电源传输系统二次转换器供合并单元用二次转换器模拟量电压出一次电源按一次传感部分能否需求供电划分有源式电子互感器无源式电子互感器按运用场所划分GIS构造的电子互感器AIS构造(独立式)电子互感器直流用电子式互感器一、电子式互感器概述电子式互感器按原理划分： 一、电子式互感器概述一、电子式互感器概述电子式互感器定义：是具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率15Hz~100Hz的电气丈量仪器和继电维护安装运用的电流电压互感器。

电子式互感器具有模拟量输出规范值〔如225mV〕和数字量输出规范值〔如2D41〕。

电子式互感器的精度等级和传统根本一致。二、电子式电流互感器电子式电流互感器的根本类型法拉第(MichaelFaraday)1791年－1867年Faraday电磁感应原理Faraday磁旋光效应空心线圈铁心线圈自顺应光学电流互感器(AOCT〕罗可夫斯基线圈电流互感器〔RCT〕低功率铁心线圈电流互感器〔LPCT〕开环块状磁光玻璃光学电流互感器(OCT〕闭环磁光玻璃全光纤电流互感器(FOCT〕光纤环赛格耐克效应电原理ECT光原理ECT二、电子式电流互感器电子式电流互感器的质量主要类别低功率铁心线圈电流互感器LPCT罗可夫斯基线圈电流互感器RCT光学电流互感器OCT传感原理Faraday电磁感应原理Faraday磁旋光效应关于频带的结论低频与高频都存在高频存在材料结构铁心线圈空心线圈玻璃(晶体)镀膜玻璃光纤线圈关于饱和的结论饱和没有没有总结论差中好二、电子式电流互感器B铁芯线圈电流IRRb电流-电压转换器高阻VS铁心线圈低功率电流互感器VS与被测电流I成正比特点：1.提供电压输出；2.低功率互感器；3.动态范围大；4.体积小。二、电子式电流互感器铁心线圈低功率电流互感器传统电磁式电流互感器I/I变换具备低功率输入接口的设备铁心线圈低功率电流互感器I/V变换对电磁式电流互感器的改良二、电子式电流互感器罗可夫斯基空心线圈电流互感器空心线圈的感应电压与被测电流的导数成正比〔Rogowski，1912年〕被测电流线圈感应电压B空心线圈电流I四条根本假设：1.二次绕组足够多；

2.二次绕组在一定的圆形非磁性资料骨架上对称均匀；

3.每一匝绕组外形完全一样；

4.每一匝绕组所在平面穿过骨架所在的圆周的中心轴。二、电子式电流互感器有源电子式电流互感器技术难点：高压侧电子电路供能问题供能方案：1.利用CT从输电电路上取电能；(常用，较成熟)

2.利用电容分压器从母线上取电能；(普通用于组合型)

3.蓄电池供能；(常用作辅助电源)

4.激光供能方式。(常用，普通与CT取能配合运用)

5.CT供电+激光供能(当前广泛采用的方案)激光供能方式存在的问题：

1.光电转换器(光电池)效率不高(30%~40%)，激光二极管输出功率遭到限制〔0.5~1W〕；

2.光电转换器件造价较昂贵，且大功率激光二极管的寿命有限，长期任务在驱动电流比较大的形状容易退化，任务寿命降低。CT供电方式存在的问题：

1.大电流时的散热问题，一次电流过大时，容易引起二次导线发热，严重时可以导致二次导线烧毁；

2.死区问题，再一次导线电流较小时，CT供电无法正常任务。二、电子式电流互感器CT供电+激光供能方式存在的问题：

1.线路检修后合闸时，CT供能需求一个较长的建立时间，此时只能靠激光供能，假设此时激光二极管失效，互感器将不能任务，建议采用2个激光二极管，一主一备；

2.CT和激光二极管的切换控制必需有一个合理的供电无法正常任务。控制战略，不能出现供能的“真空〞。二、电子式电流互感器有源电子式互感器的供电方式总结功电方式供电原理主要缺点CT供电利用特殊CT从母线上感应电压，经整流、滤波、稳压后供电散热（大电流）死区（小电流）电容分压供电利用电容分压，经整流、滤波、稳压后供电电气隔离激光供电低压侧通过光纤传输光能，由光电池将光能专为电能（最大功率1W）能量有限/成本/寿命组合供电CT供能（或电容分压供电）+激光供电供能系统复杂切换问题二、电子式电流互感器有源电子式电流互感器的实现方案激光器驱动电路PIN数据处置合并单元维护测控计量LPCT空芯线圈远端模块复合绝缘子光纤光缆IEC60044-8IEC61850-9-1/2维护、测控、计量合并单元线路维护母线维护变压器维护录波测控计量二、电子式电流互感器块状玻璃光学电流互感器普通光起偏器偏振光磁光资料磁场B检偏器Faraday旋光角法拉第磁旋光效应〔1846年〕入射光出射光电流旋转角与电流I成正比关系二、电子式电流互感器闭环块状玻璃光学电流互感器主张从光学玻璃资料上处理温度稳定性问题二、电子式电流互感器开环块状玻璃光学电流互感器关键技术非接触光衔接技术光纤绝缘子软体绝缘技术容错光学电流传感技术零和御磁构造技术自愈光学电流传感技术处理的问题可靠性问题精度问题

SRU&MU(室内安装或就地安装)二、电子式电流互感器开环块状玻璃光学电流互感器——外卡式GIS方案SRU&MU(室内安装或就地安装)光缆卡体(内置光学传感器)二、电子式电流互感器开环块状玻璃光学电流互感器——外卡式GIS方案外卡式OCT，在罐式断路器或GIS外部低压侧安装，简一方便。二、电子式电流互感器全光纤光学电流互感器无电流有电流A〕不加电B〕加电两偏振光相关叠加表示图二、电子式电流互感器全光纤光学电流互感器FOCT的闭环控制原理框图采用闭环控制技术可以将丈量范围大大提高二、电子式电流互感器全光纤光学电流互感器GIS集成方式FOCT组成表示图二、电子式电流互感器110KVGIS三相一体式安装方式二、电子式电流互感器220kV及以上GIS单相安装方式二、电子式电流互感器套在变压器母线绝缘子根部二、电子式电流互感器套在罐式断路器出入线绝缘子根部二、电子式电流互感器项目电磁式互感器电子式光电混合式光学式磁光玻璃式全光纤式测量原理电磁感应电磁感应法拉第效应法拉第效应敏感元件电磁线圈空心线圈光学玻璃光纤能否测直流否否可测可测且精度高是否有源无有1无2无安装灵活性差差较好好注1：罗式线圈电流互感器在GIS运用中可以采用无源方式。注2：磁光玻璃与LPCT组合式为有源方式。现有各种结构的比较二、电子式电流互感器现有各种原理的性能比较LPCT缺陷：1、不能根本处理磁路饱和问题2、根本原理导致丈量频带问题RCT优点：没有磁路饱和景象缺陷：1、根本原理导致丈量频带问题2、一次端有源导致运转可靠性问题OCT优点：1、无饱和景象、无丈量频带问题2、一次端无源保证运转可靠性二、电子式电流互感器现有光原理的比较磁光玻璃型优点：技术难度较小，原理简单缺陷：1、系统由分立元件组成，构造复杂，抗振动才干差2、光学元件间用光学胶粘接，长期运转稳定性差3、采用的分立光学元件加工困难，一致性难以保证全光纤型优点：1、无分立元件，全光纤构造简单，抗振动才干强2、光纤熔接后衔接可靠，长期稳定性好3、一切光学器件基于光纤制造，工艺成熟，一致性好缺陷：技术难度大，原理复杂，三、电子式电压互感器分压型电压互感器〔有源〕电原理电子式电压互感器 阻容分压电容分压电阻分压R1R2Usr与常规电容式电压互感器原理一样，输出电压不超越±5V四、电子式电压互感器

GIS有源式电流电压组合式构造：Rogowski线圈电容环A/D采样光缆RSF6中间电极高压导体C1C2u2aceuCCERu2a:一次导体b:SF6气体c:电容环d:线圈e:接地外壳f:采集器四、电子式电压互感器

光原理电子式电压互感器ABB重点研讨逆压电效应型OVTNxtPhase重点研讨泡克尔斯效应型OVT四、电子式电压互感器

光原理电子式电压互感器当光波经过晶体时，在两个轴上光波之间的相位差会随着电压或电场改动。检测功率变化—﹥相位差—﹥被测电压值。相位差与施加电压的关系如下：泡克尔斯〔Pockels〕效应四、电子式电压互感器

光原理电子式电压互感器泡克尔斯〔Pockels〕效应四、电子式电压互感器

光原理电子式电压互感器晶体在电场作用下产生应变的景象称为逆压电效应。晶体形变—﹥光信号调制—﹥检测光信号电压引起的相位差：ΔΦ＝K×N×U逆压电效应四、电子式电压互感器

光原理电子式电压互感器优势：绝缘性能好，用来做传感资料的磁光玻璃〔或光纤〕、传输信号的光纤都是良好的绝缘资料；丈量频带宽，可以到达1kHz以上；不存在铁磁谐振等问题；体积小，分量轻，节能环保，无需充油；顺应了电力维护和计量的数字化、自动化及光通讯的开展趋势。研制难度大，对资料稳定性要求高；间接利用了电场分压，环节多，设计难度较大；长期稳定性有待验证。光原理电子式电压互感器存在问题：四、组合型电子式电流电压互感器

独立式有源电子式组合互感器四、组合型电子式电流电压互感器

独立式有源电子式组合互感器技术特点：经过空芯线圈、LPCT、电容分压器及远端模块的综合屏蔽设计，精度高、运转稳定、可靠性高，顺应户外长期稳定运转；2.采用基于介质胶绝缘的光纤复合绝缘子，绝缘简单可靠；3.远端模块完全双重化采样设计，防止采样异常引起维护误动；4.激光供能与线路取能无缝切换供电技术，产品可靠性高；5.配套合并单元支持IEEE1588V2网络对时、IRIG-B码光纤点对点对时；6.数据输出支持IEC60044-8、IEC61850-9-2规范，接口符合国际规范，兼容性好，便于系统集成。四、组合型电子式电流电压互感器

GIS有源电子式组合互感器单相构造GIS电子式互感器三相共箱构造GIS电子式互感器四、组合型电子式电流电压互感器

GIS有源电子式组合互感器：技术特点1.充分利用GIS气体绝缘的构造特点，绝缘构造简单可靠；2.互感器罐体、空心线圈、LPCT、电压传感器及远端模块一体化设计，构造紧凑，抗干扰特性好，互感器可与不同厂家的GIS配套；3.三相共箱GIS电子式互感器设计有特殊的凸环屏蔽构造〔已恳求专利〕，能很好地处理三相电压丈量间易相互影响的问题；采用特殊设计的金属密封端子板〔已恳求专利〕，可有效防止开关操作产生的瞬态过电压〔VFTO〕对远端模块信号的影响；5.ECT利用空芯线圈传感维护电流，利用LPCT传感丈量电流，丈量精度、动态范围大、暂态特性好。空芯线圈采用等匝数密度及缭绕线技术，抗外磁场干扰性能优越；EVT利用基于同轴电容及精细电阻的微分电压传感器传感被测电压，利用软硬件相结合的积分技术复原被测电压信号，丈量精度高、温度特性及暂态特性好；远端模块采用两路独立模拟采样回路实现双重化采样，实时比较、校验两路采样值，具备采样回路硬件自检功能，防止采样异常引起维护误动；8.配套MU采用插值算法实现同步，硬件简单、可靠性高。远端模块及合并单元具有完善的自监视功能，便于运转监视及缺点维护；9.配套MU支持IRIG-B码光纤点对点、IEEE1588网络对时，现场运用方便；10.配套MU数据输出支持IEC60044-8、IEC61850-9-2，接口符合国际规范，兼容性好，便于系统集成。四、组合型电子式电流电压互感器

AIS无源电子式组合互感器四、组合型电子式电流电压互感器

GIS无源电子式组合互感器GIS式无源电子式组合互感器构造四、组合型电子式电流电压互感器

无源电子式组合互感器1.采用全光纤电流互感器和电容分压器组合方式，实现对电流和电压的同时丈量，兼顾了技术先进性和运转可靠性。2.胜利运用线性双折射控制技术，处理了电流传感光纤环易受温度影响的问题。3.采用波片相位控制技术，经过准确控制波片参数抵偿环境温度的影响。4.胜利运用多阶相关解调技术，有效消除了光源功率动摇及环境温度对传感光纤干扰的影响。5.经过Sagnac干涉实现对光信号的高精度丈量，精度高、动态范围大。6.配套合并单元支持IEEE1588V2网络对时、IRIG-B码光纤点对点对时。7.数据输出支持IEC60044-8和IEC61850-9-2规范，接口符合国际规范，兼容性好，便于系统集成。五、采集器与合并单元合并单元〔MergingUnit，MU〕定义最早在IEC60044-8规范中定义；五、采集器与合并单元★传感器与采集器互感器一次传感器与二次采集器之间经过光纤传输模拟光信号，光信号由光检测器转换成电压信号，采集器进展A/D转换并处置；★采集器与合并器互感器的采集器经过光纤直接输出数字信号至合并器，采集器与合并器之间采用与IEC60044-8类似的私有规约；★合并器与二次设备合并器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的通讯协议进展数据处置，并按此协议与维护、测控安装等二次设备进展通讯。五、采集器与合并单元★采集器间的数据同步方案1采集器接纳合并器秒脉冲,在采集器实现同步。方案2采集器间的数据同步采用合并器重采样方式同步,在合并器实现同步。采集器按设定的频率进展采样，经固定延时后发送给合并器；合并器运用FPGA硬件逻辑进展采集器规约解析，并附加上FPGA的运转频率计数值。重采样算法运用同源的FPGA时钟对采集器数据进展插值运算。重采样算法采用抛物线插值算法，具有很高的准确度，当采样率为每周波80点时，对于基波的误差小于3.1×10-5，完全满足电力系统数据精度要求。五、采集器与合并单元★合并器间的数据同步合并器间的数据同步经过接纳GPS秒脉冲信号同步。双对光阴脉冲输入，互为备用，自动切换。时钟频率为1Hz〔秒脉冲〕，同步时辰为信号上升沿。★双同步脉冲接入双同步脉冲接入，提高安装对时的可靠性，在安装丧失一路同步脉冲输入时仍有另一路同步脉冲输入保证安装输出数据的同步性；★冗余电源输入双电源输入，如一组电源输入失败，自动切换至另一组电源输入，提高可靠性；五、采集器与合并单元★全面支持IEC61850规约做为新型过程层设备，适用于符合IEC61850规范的全数字化变电站，实现各配套厂家的无缝联接，真正实现间隔层和过程层智能设备间的数据共享；★强抗干扰才干软硬件设计上充分思索过程层相对恶劣的运转环境，采取1U全封锁机箱，安装的抗干扰才干、抗震动才干大大提高，对外的电磁辐射也满足相关规范；★宽温任务范围安装的适用环境温度范围宽，温度在－40℃～＋85℃环境均可正常任务，可在端子箱就地安装。六、电子式互感器的实验与测试厂内实验方案★互感器的厂内实验内容〔1〕根本光强测试(适用于光学互感器)；〔2〕端子标志检验；〔3〕一次端的工频耐压实验；〔4〕部分放电丈量；〔5〕采集器的工频耐压实验；〔6〕准确度实验〔包括温度循环实验〕；〔7〕采集器延续通电实验。六、电子式互感器的实验与测试厂内实验方案互感器准确度的实验方案六、电子式互感器的实验与测试厂内实验方案★合并单元的厂内实验内容：〔1〕安装外观检查；〔2〕绝缘介质强度检查；〔3〕电源检查；〔4〕安装性能检测；〔5〕延续通电实验。六、电子式互感器的实验与测试厂内实验方案合并器性能的实验方案〔1〕秒脉冲接纳测试秒脉冲分别接入合并器的SYN1与SYN2口，同时将合并器光纤以太网TX，RX经光电转换器衔接至计算机，经过IEC61850报文监控分析工具察看合并器同步形状变化；〔2〕接纳采集器数据测试模拟采集器经光扩展后接入合并器的9个采集器输入口，同时将合并器光纤以太网口TX，RX经光电转换器衔接至计算机，然后将合并器同步脉冲输入口SYN1，SYN2衔接至同步秒脉冲发生器，安装上电，合并器配置为输出通道依次关联各采集器的同一通道，合并器输出数据应满足误差。〔3〕电压切换功能测试经过NPI测试工具向安装发送间隔刀闸位置GOOSE，将模拟并列合并器接入待测合并器，合并器配置为输出通道关联模拟并列合并器的通道0、通道1、通道2，合并器应能根据GOOSE信息输出切换后电压，即当接于I母间隔刀闸为合位、接于II母刀闸为分位时，合并器输出I母电压，当接于I母间隔刀闸为分位、接于II母间隔刀闸为合位时，合并器输出II母电压。六、电子式互感器的实验与测试现场实验方案★现场主要测试设备和工具(以光学电流互感器为例)〔1〕大电流发生安装〔调压器、升流器〕；〔2〕规范数字CT；〔3〕电子式互感器校验安装〔包括安装有校验软件的计算机〕；〔4〕秒脉冲发生器；〔5〕模拟采集器；〔6〕安装有NPI测试软件和IEC61850报文监控分析软件的计算机。六、电子式互感器的实验与测试现场实验方案★互感器测试序号测试项目测试方法验收标准1外观检查及出线端子标志检验检查铭牌、标志、接地符号、出线端子满足互感器标准要求。2准确度测试将标准互感器与被测OCT串接在同一回路中，调节升流器产生不同额定比率的电流，利用电子式互感器校验装置测试误差结果。满足0.2S级要求，检查与出厂测试数据的变差，满足互感器变差要求。六、电子式互感器的实验与测试现场实验方案六、电子式互感器的实验与测