光学电流互感器知识培训

POSS-OCTPOSS-OCT光学电流互感器光学电流互感器2026年4月14日P1汇报内容电子式电流互感器POSS-OCT解决方案测试、鉴定和挂网运行P21电子式电流互感器ECT的概念、类别和测量品质电子式互感器的结构体系电子式互感器与数字变电站P3互感器的发展趋势传感准确化输出数字化传输光纤化电网安全可靠和优质经济运行的需要数字电网建设的需要P4电子式互感器：概念国家标准称：电子式互感器“具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率为15Hz~100Hz的电气测量仪器和继电保护装置使用。”电子式互感器模拟量(电压形式)输出数字量输出共性特征电子式互感器是信号输出，不要求负载能力光纤方式是电子式互感器最理想的传输方式数字输出是电子式互感器的终极输出方式三个特征导致此种互感器包含电子部件，因此叫电子式互感器。P5ECT的三种传感方式主要类别铁心线圈低功率电流互感器LPCT罗可夫斯基线圈电流互感器RCT光学电流互感器OCT传感原理法拉第电磁感应原理法拉第电磁感应原理法拉第磁旋光效应原理传感材料与传感结构铁磁材料的线圈结构非铁磁材料的空心线圈结构玻璃/光纤的块状/线圈结构法拉第MichaelFaraday1791－1867

P6低功率铁心线圈电流互感器(LPCT)传感原理：Faraday电磁感应原理材料和结构：高导磁材料的铁心线圈缺点：1、仍然存在磁路饱和现象

2、基本原理导致测量频带问题B铁心线圈电流RRb电流-电压转换器高阻VSP7罗可夫斯基线圈电流互感器(RCT)基本原理：Faraday电磁感应原理材料和结构：空心线圈结构优点：没有磁路饱和现象缺点：基本原理导致测量频带问题BR空心线圈电流P9光学电流互感器(OCT)基本原理：Faraday旋光效应原理材料和结构：玻璃、光纤或者镀薄玻璃优点：无饱和现象、无测量频带问题电流电流P10ECT测量品质的比较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传感原理法拉第电磁感应原理LPCT和RCT的传感原理相同法拉第磁旋光效应原理材料结构铁心线圈空心线圈玻璃材料的块状结构光纤材料的线圈结构测量频带基于法拉第电磁感应原理必然存在测量频带没有磁路饱和铁心线圈导致磁路饱和没有没有品质比较较差较好最好P11电子式互感器:通用结构传输系统transmittingsystem一次电源primarypowersupply一次转换器(PC)primaryconverter二次转换器(SC)(模拟输出)secondaryconverter(analogoutput)二次电源secondarypowersupply合并单元一次传感器primarysensorP1P2S1S2传感一次侧的电流/电压将传感器信号转换为适合传输的信号一次和二次部件之间的信号传输将传输系统传送的信号转换为测量和保护装置需要的量一次传感器/一次转换器需要的电源二次转换器需要的电源(注:各个部件并非必不可缺)二次转换器(SC)(数字输出)secondaryconverter(digitoutput)P12电子式互感器:关键内涵光纤传输系统Fibertransmittingsystem一次电源primarypowersupply一次转换器(PC)primaryconverter二次电源secondarypowersupply合并单元一次传感器primarysensorP1P2二次转换器(SC)(模拟输出)secondaryconverter(analogoutput)S1S2二次转换器(SC)(数字输出)secondaryconverter(digitaloutput)传感准确化电力系统安全可靠和优质经济的需要传输光纤化数字变电站(电力系统)建设的需要输出数字化数字变电站(电力系统)建设的需要P13电子式互感器:精度优势电流互感器0.2级电压互感器0.2级计量输出误差0.7%仪表0.2级A/D电缆误差0.1%ECT0.2级EVT0.2级计量输出误差0.4%数字仪表无附加误差缆线无附加误差传统计量系统基于电子互感器的计量系统P15OCT的基本结构光学电流传感器的光输出形式决定了OCT不需要一次转换器以及一次电源，结构最为简单。光纤传输系统一次电源一次转换器(PC)二次转换器(SC)模拟输出二次电源合并单元光学电流传感器P1P2S1S2二次转换器(SC)数字输出P16电子式电流互感器:结构体系(光纤传输)主要类别铁心线圈低功率电流互感器LPCT罗可夫斯基线圈电流互感器RCT光学电流互感器OCT传感器输出电信号电信号光信号传输系统光纤光纤光纤一次转换器(PC)有有没有一次电源有有没有二次转换器(SC)有有有二次电源有有有结构比较较好最好P212POSS-OCT解决方案

OCT的两个难问题测量精度的温度漂移问题长期运行的稳定性问题

研究历史的回顾

POSS-OCT解决方案P22难题1:测量精度的温度漂移法拉第材料不完全各向同性存在与温度相关的双折射现象顺磁材料主要与温度高低有关抗磁材料主要与温度变化率有关双折射变化影响测量精度材料的方法改进配方和煺火工艺隔热的方法只能改善大温度梯度问题补偿的方法很复杂，不容易解决四十多年没解决的世界难问题P23难题2:稳定性与抗干扰的矛盾为抗电磁干扰提高测量精度按照安培环路定律构造环状光路（如双层环状光路）光路元件多,光程长静态工作光强逐步衰竭出现运行稳定性问题入射光出射光电流双层环状光路方案光强静态工作光强时间衰竭P24研究历史的回顾第1台挂网1963年两个世界难题1990年继续研究目前空心线圈电流互感器放弃P25反思

基本事实：过去的研究都从传感材料和工艺入手。有过大量研究报道和挂网运行样机，都没有真正成功。亲身经历：课题组最初几年的研究焦点也是材料和工艺。虽有进展，但离实用化仍有很大距离。改变思路：继续沿材料和工艺路线研究必将失败。2000年课题组果断改变思路，从方法入手展开研究，最终取得了突破性成果。P26POSS-OCT的传感解决方案闭合光路直通光路采用直通光路，解决运行可靠性问题采用御磁结构，解决磁场干扰问题采用自愈传感技术，解决测量精度的温度漂移问题P27POSS-OCT:基本结构、关键技术电流自愈传感技术御磁结构技术传感头1传感头2P28自愈传感技术电流传感头1传感头2自愈补偿，消除温度干扰，确保测量精度容错方式，提高传感头的运行可靠性时间（温度）精度0.2s级测量精度的温漂现象时间（温度）精度0.2s级自愈解决方案P29抗磁场干扰的御磁结构技术御磁结构磁场干扰内磁场环路相加外磁场环路相减外磁场内磁场电流P30自主创新技术体系基础理论关键技术创新内容分布参数光路模型光学电流自愈传感技术御磁结构技术目的仿真和分析的方法解决测量精度温漂1、解决磁场干扰问题2、解决运行稳定性问题P31POSS-OCT产品系列电压等级(kV)35110220500电压(额定/最高,kV)35/40.5110/126220/252500/550工频耐压(kV)125265460740雷电冲击电压(kV)200550

9501675热稳定电流(kA/3S)50~63动稳定电流(kA)125~160额定电流(A)150~12501500~3000额定输出测量4V,2D41H保护200mV,01CFH准确等级稳态0.2s暂态非周期分量的最大瞬时值误差小于±1%,高于±10%的IEC标准保护TPE1(高于TPE5)环境温度范围-50OC,70OC(高于IEC标准)速率与温度变化速率无关静态工作光强变化小于10%P32POSS-OCT(500kV)POSS-OCT-500kVP33POSS-OCT(220kV)POSS-OCT(220kV)P34POSS-OCT(110kV)POSS-OCT(110kV)P35POSS-OCT(35kV)POSS-OCT(35kV)P36产品系列500kV220kV110kV35kVP37合作伙伴:南通神马的复合空心绝缘子500kV220kV110kV检验项目1外观质量检查2内压耐受试验3弯曲耐受负荷试验4工频干耐受电压试验5尺寸及爬电距离检查6机械试验7管材料试验8外套材料试验9界面和端面附件的连接面试验10工频1min湿耐受电压试验11雷电全波冲击耐受电压试验12局部放电试验13密封性试验P383测试、鉴定和挂网运行

POSS-OCT的产品测试

POSS-OCT的成果鉴定

POSS-OCT的挂网运行P39武汉高压所的产品检测武汉高压所按照电子式电流互感器的国家标准和国际标准对POSS-OCT的四个电压等级的产品进行了测试。结果表明，产品全部指标都达到了标准的上限。P40比差和角差比差角差P41循环温度试验P42暂态测量精度-25oC最大峰值瞬时误差：0.5888%20oC最大峰值瞬时误差：0.6035%60oC最大峰值瞬时误差：0.7125%P43精度准确地记录电流瞬时值标准内容温度结果稳态GB/T20840.8(IEC60044-8)电流误差相位误差范围(-50℃,70℃)高于标准要求温度变化梯度可任意选择0.2s暂态DL/T725-2000GB1208-1997IEC60044-8非周期分量最大峰值瞬时误差

1%结论稳态精度满足电能计量0.2s级要求暂态精度比标准DL/T725-2000要求的10%高一个数量级P44运行稳定性:静态工作光强月（25个月）静态工作光强（输出电压、单位伏）P45河北保定110kV电网的运行时间：2002年11月至2004年12月地点：河北保定电压等级：110kV线路台数：1台项目来源：河北电力公司立项的国家电网公司科研项目P46河北保定35kV电网的运行时间：2006年1月至今地点：河北保定电压等级：35kV线路台数：6应用：线路保护项目来源：河北电力公司立项的国家电网公司科研项目P47暂态波形的记录0102030405060708090100

时间（ms）电流（A）0102030405060708090100时间（ms）5000-500电流（A）5000-500P48黑龙江黑河110kV电网的运行时间：2007年11月至今地点：黑龙江黑河电压等级:110kV台数：3应用:电能计量目的:POSS-OCT寒冷