光電電流互感器測試與校驗方法

林 杰，章文炳

（福建師范大學閩南科技學院，福建泉州，362332）

光電電流互感器測試與校驗方法

林 杰，章文炳

（福建師范大學閩南科技學院，福建泉州，362332）

本文分析了光電電流互感器的測試與校驗的方法，闡述了光電電流互感器的結構和工作原理，并對光電電流互感器的測試系統進行了研究，同時還對光電電流互感器的虛擬校驗儀進行了說明，最后總結了光電電流互感器測試與校驗方法的要點，旨在研究出適合光電電流互感器的測試發展，從而推動光電電流互感器的發展和應用。

光電電流互感器；測試；校驗方法

1 光電電流互感器的結構與工作原理

目前人們對光電電流互感器的研究還不是很多，有部分人認為光電電流互感器和電磁式電流互感器的輸出方式和傳感原理相同，二次定額的輸出都是5A/1A，但是光電電流互感器不用通過二次定額，直接就能夠輸出數字信號，這與當前電力系統數字化發展的方向十分契合。光電電流互感器分為兩種：有源式和無源式，區分的根據是看光電電流互感器高壓側的傳感頭需不需要連接工作電源。不同的光電電流互感器有不同的結構和不同的工作原理，以下是兩種光電電流互感器的具體介紹。

1.1 光電電流互感器中的無源式

（1）工作原理：無源式光電電流互感器的工作原理是應用的法拉第磁光效應原理，就是磁光物質在傳播無源式線偏振光時，受到磁場的影響光的振幅開始旋轉。通過大量的試驗總結出了法拉第磁光效應的表達式,這個表達式描述了磁光常數與線偏振光法拉第旋轉角和磁場強度之間的關系，對無源式光電電流互感器的工作原理進行了公式的表達。

（2）無源式光電電流互感器結構，無源式互感器的結構不是很復雜，起偏器、檢偏器、光纖、光源驅動器等都是無源式互感器的結構部件。檢偏器能夠輸出和轉換光強信號，而光纖能夠傳輸信號到低壓端，然后光電探測器就將這些信號轉變成為電信號，最后微處理器通過這些信號得出電流的信息。

1.2 光電電流互感器中的有源式

有源光電電流互感器的工作原理應用的是空心線圈或者是高精度小型電磁式電流互感器。就是低壓端對待測的大電流信號進行解調，解調的方式十分多樣，例如:頻率調制、脈寬調制等方式。而待測電流到達低壓端的過程是：首先將待測的大電流信號通過空心線圈或者是高精度小型電磁式電流互感器轉換為弱電信號，然后再使用電子電路將弱電信號調制成為數字電信號，再將電信號轉換為光信號就可以經過光纖傳輸到低壓端了。

2 光電電流互感器的測試系統

2.1 光電電流互感器測試系統的結構

光電電流互感器測試系統的結構比較復雜，運行原理就是標準電流互感器和待測光電電流互感器的傳感頭通過串接，在同一個電流回路中工作。在測試系統中最重要的部分就是虛擬校驗儀，因為計算機采集到的信號最后都要由虛擬校驗儀來進行誤差計算，然后再對數據進行分析并顯示出來。測試系統在對光電電流互感器進行穩態性能測試時，標準電流互感器的精密度可以高一些，能夠在測試中通過緊密電阻對電流和電壓進行轉換。而測試系統在對光電電流互感器的暫態性能進行測試時標準電流的通道一般選擇霍爾電流傳感器。

2.2 光電電流互感器測試系統主要性能指標

在測試光電電流互感器的性能時，主要測試以下幾個性能指標：光電電流互感器的相位誤差、穩態比值誤差、暫態誤差及溫度變化對光電電流互感器的影響，以下是對這幾種性能指標的詳細說明。

（1）光電電流互感器的穩態指標，測試穩態性主要就是測試光電電流互感器模擬和數字輸出的額定比例系數，通常情況下這個系數由制造商公布，在測試時時通過傅里葉算法對數字輸出和模擬輸出的序列進行計算求解。

（2）相位誤差，光電電流互感器中的相位指的是光電電流互感器輸出的一次電流相量的單位，計算相位誤差用的也是傅里葉算法，用傅里葉算法對光電電流互感器參考通道輸出的相位和數字序列進行計算求解。

（3）溫度變化對光電電流互感器的影響

測試溫度對光電電流互感器產生影響的時候，是依據IEC標準進行測試的，IEC標準規定了溫度變化的循環過程，在實際測試的過程中溫度的變化不得小于5K/h，其中熱時間常數是指光電電流互感器熱穩定所需要的時間，這個數值也是由制造商公布的，制造商確定數值時是依據光電電流互感器的具體結構和大小。

3 光電電流互感器的虛擬校驗儀

虛擬校驗儀的數據輸出顯示的方式十分多樣，可以顯示曲線、圖表、數值等，同時虛擬校驗儀還可以深層次的對數值進行分析和計算。虛擬校驗儀根據光電電流互感器的性能設計了兩種測試儀：一種是暫態性性能測試儀，另外一種是光電電流互感器穩態性。以下是對兩種測試儀的具體的說明：

3.1 虛擬校驗儀的穩態性能校驗儀

穩態性能校驗儀的主要功能包括：光電電流互感器穩態運行情況下的相位誤差計算和比值，溫度變化對穩態指標的影響，還有諧波的處理。穩態性能校驗儀的各參數是由穩態性能校驗儀的前面板設定的，具體的參數有：通道的選擇、掃描速率的設定等。虛擬校驗儀的顯示內容有：相位誤差的曲線、對光電電流互感器采樣波形的數值顯示。

3.2 虛擬校驗儀的暫態性能校驗儀

虛擬校驗儀的穩態性能校驗儀主要的功能是將光電電流互感器暫態過程中的待校驗通道和暫態過程中標準通道輸出的波形顯示出來。暫態性能校驗儀還能夠對暫態誤差指標進行計算和顯示，最主要的就是計算光電電流互感器一次電流衰減的時間常數，這樣能夠對光電電流互感器的問題和事故進行分析。

4 結語

隨著科技的不斷發展，光電電流互感器已經進入掛網試運行的階段，這意味著光電電流互感器已經不再停留于理論研究階段，正在逐漸投入使用。所以要對光電電流互感器的測試系統和校驗方法進行研究探討，促進光電電流互感器的推廣應用。本文研究了光電電流互感器的工作原理，并在此基礎上對光電電流互感器的測試系統進行了研究，針對不同的情況提出了不同的測試方法，最后還對光電電流互感器的虛擬校驗儀進行了詳細的說明，為光電電流互感器的測試和校驗提出了具體的方法指導。

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Test and calibration method of photoelectric current transformer

Lin Jie,Zhang Wenbing
(Quanzhou Institute of science and technology, Fujian Normal University, Quanzhou Fujian,362332)

This paper analyzes the method of test and calibration of optical current transformer, the paper presents the structure and working principle of optical current transformer, and the photoelectric current transformer test system is studied, and the virtual tester of optical current transformer are described, finally summarizes the main points of optical current transformer test and calibration method, aims to study the test for the development of optical current transformer, so as to promote the development and application of optical current transformer.

Optical current transformer；Test；Calibration method