電子式互感器校驗系統的研究

李洋

【摘 ?要】互感器主要應用于電力系統，在電能測量控制以及電流電壓供給等方面起著重要作用，本篇論文首先介紹了電子式互感器的國內外研究現狀，因為互感器也分為有源互感器和無源互感器，它們用到的技術也是不同的，所以又對它們用到的技術性能進行了分析探究，并且在互感器對相關系統的影響展開討論，最后對癥下藥，針對問題提出了解決措施。

【關鍵詞】電子式互感器;種類;性能比較

1 電子式互感器在國內外研究現狀

1.1 國內外研究現狀

隨著社會經濟的不斷發展，科學技術也越來越發達，電子式互感器的發展也緊跟腳步，不斷有新的互感器產生，國內外互感器之間的交流也越來越頻繁，尤其是很多國外生產的電子互感器都在中國有了廣泛應用。由于對電子式互感器應用越來越廣泛，所以的需求越來越大，因此電子式互感器生產商也越來越多，其種類也不斷更新換代，當今比較主流的主要是有源式互感器、磁光玻璃以及光纖式互感器。

電子式互感器在國內外的運行情況及經驗也是不一樣的，尤其是有源式電子互感器，雖然它在國外有一定的運行經驗，但是和國內相比還是稍有遜色。經過電子互感器應用統計得出，在國內，有全站都采用有源電子式互感器的，還有部分采用的，其中完全采用的電壓為220KV的有四個站，110KV的達20多個，除此之外，還有很多雖然沒有完全采用，但是大部分都采用了電子式互感器，以上是2008年六月份進行的大概統計結果，最近又有十余個220KV的變電站投產，并且是全站都會采用電子式互感器，并且110KV的變電站也被大量應用起來，顯而易見，有源式電子式互感器已經應用非常廣泛了。除了有源式電子式互感器廣泛應用外，磁光玻璃電子互感器和光纖式電子互感器在電網中也有不同程度上的投入。總體來說，國內外電子式互感器的發展都有很大的進步，并且有很大的發展潛力。

2 電子式互感器的分類

電子式互感器主要有兩部分構成，一部分是傳感模塊，主要用來采集一次電壓電流，然后還要把它們轉換成數字信號，因為是一次電壓，所以安裝在高壓一次側，而合并單元主要用來合并處理傳感模塊傳輸過來的數據信號，其安裝在高壓二次側。以上是電子式互感器的組成結構，下面我們介紹種類及進行性能比較。

2.1 電子式互感器的分類

前面我們已經提到過有有源式電子式互感器、磁光玻璃以及光纖式，其實從整體上來分主要分為有源式和無源式兩大類。

傳感器的測量方式也不盡相同，有電磁測量、光學量等，如果用到第一種測量方式，就需要用到一次轉換器，將電傳輸信號轉換為能夠由光纖傳輸的即光信號，由于一次轉換器需要用到電源才能夠發揮作用，所以這類傳感器就是電子式互感器。所以無源式傳感器就是不用用到電源，所以就是不用一次轉換器，而是利用光學原理直接通過光纖將光信號傳輸出去的。

2.2.1 有源型電子式電流互感器

有源電子式互感器傳感測量用到的功率比較低，所以經常采用LPC進行傳感測量用電流信號，這里還用到空心線圈傳感，對電流信號起到保護的作用。由于電流互感器要求測量準確度比較高，動態變化范圍較大并且暫態性還要比較好，LPC和空心線圈恰好能達到這些標準，所以采用這兩個工具是很必要的。通過研究我們知道空心線圈的輸出信號和被測電流之間有著一定的關系，另外還與真空磁導率、線圈匝數以及線圈截面積相關，我們可以通過推導等相關運算來求出被測電流。

通過上面的介紹我們可以知道有源型電子式互感器是把空心線圈作為一次傳感器，另外電壓側電子器件要想正常工作，就必須要有電源供電。

2.2.2 無源型電子式電流互感器

無源式電子式互感器是不用電源而是通過光纖來進行信號傳輸的，因此又可以稱之為光學電流互感器，它又可以劃分為磁光玻璃式電流互感器和全光纖式電流互感器。從字面上我們就可以知道，磁光玻璃式和全光纖式的不同肯定就是傳感器采用的材料不同，其中一種用的是塊狀磁光玻璃，另一種就是完全采用的玻璃光纖。這里用到的專業名詞有旋光角、光在介質中的傳播距離、磁場強度等，同樣可以通過這些參數得出一次電流。

無源式電子式電流互感器是通過光纖傳輸信號的，所以不需要電源來供電，并且是把磁光玻璃作為一次傳感器。

2.2.3 有源型電子式電壓互感器和無源型電子式電壓互感器

電壓互感器主要是針對電壓，有源式電子式互感器其組成主要有光纖、分壓器以及電子處理電路等。高中物理中我們也學過，分壓器也分為不同種類，包括有電阻分壓器、電容以及阻容等。下面我們簡單介紹一下分壓器的工作流程，首先需要分壓器把被測高壓信號取出來，然后就是對信號進行預處理，其次就是傳輸信號的轉換，轉換之后以數字光信號的最終形式傳輸到控制室，最后就是控制室中的信號處理器來做相應的處理工作了，比如光電信號的轉換以及信號處理等，最終以電信號的形式來供微機操作。

無源式電子式電壓互感器與無源電流時互感器有一定的相似之處，它的工作原理基本上就是普克爾效應，又叫做線性電光效應，能產生電光效應物質可以說與很多種，但是并不是所有的都能在電力系統高壓測量中應用，這里要用的物質要具有很高的透過率、并且不會發生自然雙折射以及旋光性，由光電效應但不會發生熱電效應的晶體，而BGO就有著這些特性，所以經常被應用于電力系統高壓測量中。符合條件的光學電壓互感器又可以分為橫向和縱向調制光學電壓互感器，他們的工作原理有著很大的不同，這里我們就不進行介紹了。

3 電子式互感器的性能比較

經過上面幾類電子式互感器的介紹，我們了解了有源式電流互感器用到的主要是羅氏線圈以及作為一次傳感器的低功率線圈，而電壓互感器則是應用分壓器，通過分壓技術來實現功能，最后介紹的光電電壓式互感器的工作原理是普克爾效應，它們的工作原理、組成和應用的技術都有一定的差別，所以最終的產品性能也會有很大的不同。

4 結束語

本篇論文我們主要介紹了不同的電子式互感器，主要有有源式和無源式以及電壓式和電流式之間的組合，不同的電子式互感器有不同的特點和性能，也有各自的優勢，無源式電子式互感器雖然不需要電源，并且還可以用于直流電測量，但是也有自己的缺點，比如由于工藝技術比較先進，所以成本都比較高，所以我們也要針對不同的情況選用不同的電子式互感器。

參考文獻：

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（作者單位：國網太原供電公司）