光纤电流互感器原理及应用研究--
光纤电流传感器的原理及优缺点是怎样的呢-

光纤电流传感器的原理及优缺点是怎样的呢?光栅尺位移是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。
标尺光栅一般固定在机床活动部件上,光栅读数头装在机床固定部件上,指示光栅装在光栅读数头中。
光栅尺位移传感器的结构。
常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。
(关于莫尔条纹的原理,可参考相关文献)简单的说:光读头通过检测莫尔条纹个数,来“读取”光栅刻度;然后再根据驱动电路的作用,计算出光栅尺的位移和速度。
相比例如软件测量的方式,光栅尺读数测量具有更高的精度。
光纤电流互感器优势(1)绝缘结构简单,尺寸小,造价低。
由于光纤具有良好的绝缘特性,高低压之间的绝缘通过光纤再加上绝缘套来完成,从而使互感器的结构大为简化。
虽然HOCT仍然具有铁心和线圈,但由于一,二侧均处于高压侧,一,二侧之间的电位差比较小,故不需要高压绝缘隔离;因此磁路短,尺寸小,电压等级的提高也不会带来太多的改变,因此适用于高压电力系统中。
(2)测量准确度高。
利用光的磁光效应测量电流,彻底抛弃的电磁式铁心绕组的结构,没有故障电流下的饱和漏电,测量也无磁滞效应,同时具有高的抗电磁干扰的能力和灵敏度,准确度。
由于对一,二侧的绝缘不如传统的电磁式互感器高,因此采样电流的铁心线圈可以采用准确度较高的电流互感器;或者采用带气隙的铁心线圈,较好的暂态性能.二次侧所带的负载一般是电子线路,负载恒定;因此不要求二次线圈提供较大的功率,这样也有利于测量精度的提高。
(3)设备安装和检修方便。
只需要更换线圈的规格来适应不同的电压等级,而其他部件不需要更换,具有良好的升级性。
(4)运行安全,不会产生二次开路的高压和采用油浸式所引起的爆炸等现象。
(5)有利于变电站综合自动化水平的提高。
由于传递到低压侧的信号都有数字接口,由数据采集系统进行数据处理,可以得到系统的运行情况。
直接可以供测量和保护使用。
此外采用数字化接口,还可以实行远距离遥控。
(6)基于光纤互感器技术的MOCT和HOCT的测量动态范围宽,灵敏度高。
光纤电流传感器

光纤电流传感器的研究新进展一、流传感器的基本原理根据Far aday磁光效应,在被测电流产生的磁场作用下,光学介质中沿磁场方向传播的线偏振光的偏振方向将发生变化,偏振角的变化,全HdL,式中‘为Verde‘常数,H为磁场强度•‘为光线走过的路径。
当介质中的光路形成围绕载流导线的闭合环路时,根据安培环路定理,0=VKI,k为比例系数,I为电流强度,这是Faraday磁光效应光学电流传感器的理论基础.常用的测量Faraday型光学电流传感器输出线偏光偏转角的方法是正交偏振测量法,即用Wollaston棱镜做检偏器,线偏光经过电流传感元件输出后,被Wollaston梭镜分成两束偏振态互相垂直的线偏光,两束光的强度被分别检测出来并进行如下运算:S}- (11-I2)/(11+I2). Wollaston棱镜起偏器偏振方向的夹角为45’时,1,= Al /4[1-sin24,1.12=Au /4[1+sin24;],所以,5=(I1-12)/(11+12)=sin2 l。
当法拉第偏转角It比较小时,输出信号正比于输出线偏振光的法拉第偏转角。
即X24,。
以上是理想情况下的结论。
如果在传感元件中存在线性双折射d,上述检测系统的输出信号则成为5= (11-12),(11+12)=2,b sin石兀百石了,石万面,.上式可知.线性双折射可明显的降低系统的灵敏度和输入与输出之间的线性关系。
不仅如此,由于线性双折射与温度,压力等诸多因素有关,致使传感头的测量灵敏度易受工作环境的影响,因此显著的降低了系统的稳定性。
所以,对于用光纤做敏感元件的电流传感器而言,如何消除线性双折射的影响,己成为研制开发光学电流传感器中的核心问题。
二、纤电流传感器研究新进展光纤电流传感器是一个集材料科学、维光学、微电子学、电气工程、精密机械和计算机等学科于一体的高新技术产品,这就注定了它的研制是一项技术难度大、协作配套广的知识密集型项目。
故对其理论的深层次研究以及开发并解决产品实用化的问题一直是大家努力的方向。
全光纤电流互感器小结

全光纤电流互感器学习小结一、全光纤电流互感器的基本结构:1、全光纤电流互感器结构根据功能可以分为:光纤传感器,光学传输单元,合并单元三部分组成。
光纤传感器部分由1/4波片,感应光纤和反射镜组成,通过熔接形成一个无源传感器件,这部分在高压一次设备侧。
在复合绝缘子中布置了保偏光纤,在互感器的底座装有偏振器和调制器两个光学元件,调制信号由合并单元提供,无需外部供电。
光纤传感器和合并单元之间采用标准的单模通信光纤。
图1、全光纤电流互感器结构示意图2、以ALSTON全光纤CT为例对其结构进行介绍,其电流互感器就地端子箱如下图,其中主要包括偏振器,调制器,温度传感器,其端子箱主要作用有接收合并单元提供的调制信号,光纤温度测量给合并单元用于计算温度补偿,以及实现单模通信光纤与保偏光纤的熔接。
图2、互感器本体及端子箱3、NXCT合并单元前面板上有三个指示灯和一个数字通讯RS232接口:指示灯工作状态如下:Power:电源正常时绿色常亮;Maintenance Required:正常运行时熄灭,轻微故障时橙色常亮;Data Invalid:正常运行时熄灭,传输数据无效时红色常亮(相当于严重故障)。
图3、NXCT光电单元前面板4、NXCT合并单元背板结构如图4所示其中各个接口的作用如下:(1):连接一次侧,给测量回路提供光源,同时接收电流信息的接口;(2):将合并单元测量的电流量经TDM总线给需要的控制保护设备;共6路TDM,每路包含该合并单元测量的全部电流;(3):两个合并单元之间的连接光纤,可以同步测量的电流量,使输出的TDM 总线中含两个机柜测量的电流。
(4):给合并单元提供两路供电电源接线端子;(5):合并单元连接至调制器的端子排;(6):IDL温度测量,用于温度补偿的,只有IDL采用的是光纤传输,其它电流量用的是电缆传输;(7):合并单元电流模拟量输出端子或装置报警输出。
图4、NXCT光电单元背板5、NXCT合并单元特性如下图所示:图5、NXCT合并单元特性同里站的数字输出端口含有6路独立的数字接口。
光纤电流传感器的工作原理

光纤电流传感器的工作原理光纤电流传感器的工作原理基于法拉第效应。
法拉第效应是指当导体中有电流通过时,该导体周围将产生磁场。
而当导体受到外部磁场作用时,导体内将产生感应电动势。
光纤电流传感器利用这一效应,通过光纤的纤芯和电流通过的导体形成一个闭合的传感回路来检测电流大小。
首先,通过发光器产生一个光信号,这个光信号会被输入到光纤传输介质中。
光纤传输介质通常由多根光纤呈平行或交叉排列而成,其中一根光纤负责发射光信号,而其他光纤则用于接收传感信号。
当电流通过导体时,产生的磁场作用于光纤传输介质。
这个磁场会导致光纤传输介质中的光信号发生相位移动。
这个相位移动会导致光信号的幅度和相位发生变化。
接下来,通过接收器来检测光信号的变化。
接收器通常由光电二极管或光电转换器构成。
它们可以检测光信号的幅度和相位的变化,并将这些变化转化为电信号输出。
最后,通过对电信号进行信号处理和分析,可以得到电流的大小。
光纤电流传感器的输出信号与电流的大小成正比关系,因此可以通过测量光信号的变化来间接测量电流的大小。
光纤电流传感器的优势之一是具有较高的抗干扰能力。
由于光信号在光纤传输介质中传输,相较于传统的电流传感器,光纤电流传感器对外界电磁干扰的影响较小。
此外,光纤电流传感器还具有较大的测量范围和较高的精度,同样也具有较快的响应速度。
总之,光纤电流传感器的工作原理是基于法拉第效应,通过光纤传感介质和光信号的检测来间接测量电流。
它具有抗干扰能力强、测量范围大、精度高和响应速度快等优点。
在电力系统、工业自动化以及航天航空等领域中有广泛应用。
全光纤电流互感器简介

国内外研究开发现状
国外发展现状
• ABB、西门子(20世纪90年代)
• 研制成功开环方案的磁光玻璃式OCT
• ABB、Nxtphase(2004)
• 研制成功新型光纤电流互感器,准确度达到0.2级
国内发展现状
• 高校学术探索(20世纪90年代以来) • 南瑞航天研制的光纤电子式电流互感器,有少量工程应用
常温零漂零偏均在1A以下,满足大电流测试(1KA以上) 误差0.1%,小电流(1KA以下)误差1%要求。
实验室测试结果
(2)线性度
实验室测试结果
(3)标度因数非线性度 以相同条件,不同方法下测试所得的标度因数的标准差表
征,根据目前的结果来看,标度因素的非线性度为0.0353A。 (4)测试范围与带宽
全光纤电流互感器原理
• 法拉第磁光效应
全光纤电流互感器结构
光源 信号处理
1/4波片 载流体
光纤传感环
实验室第二代样机未封装实物图
光纤传感环 实验室模拟高电流 载流体
全光纤电流互感器
公司产品创新点
与传统电流互感器比较:
公司产品创新点
应用创新: 全光纤型的电流互感器,通过测试法拉第相移(即VNI)检检测电流,
全光纤电流互感器
电流互感器
•
电流传感器是指能感受被测电流并转换成可用输出信号的传感器,能将
大电流变成小电流,用于量测或保护系统。其功能主要是将大电流按比例
变换成标准小电流(5A或1A,均指额定值),以便实现测量仪表、保护设
备及自动控制设备的标准化、小型化。同时电流互感器还可用来隔开高电
压系统,以保证人身和设备的安全。在国内外的用途非常广泛。
高可靠自主化光纤电流互感器关键技术及应用

高可靠自主化光纤电流互感器关键技术及应用哎呀,这可是个不小的课题啊!不过别担心,小生我可是无所不知、无所不能的!今天,小生就要给大家讲讲高可靠自主化光纤电流互感器的关键技术及应用。
我们得了解什么是光纤电流互感器。
简单来说,它就是一种能够测量电流的仪器,而且是利用光信号传输的哦!这样一来,不仅传输速度快,而且还不受电磁干扰呢!那么,高可靠自主化光纤电流互感器又是什么呢?它就是在光纤电流互感器的基础上,加入了一些先进的技术和理念,使得它更加智能、更加稳定、更加可靠。
接下来,小生就来给大家详细介绍一下这个高大上的技术吧!我们来看看光纤电流互感器的关键技术。
其实,关键就在于两个字:精度。
因为光纤电流互感器是通过光信号传输来测量电流的,所以它的精度要求非常高。
为了达到这个目标,科学家们研究出了一种叫做“非线性光学”的技术,它可以让光信号在传输过程中发生相位变化,从而提高测量精度。
除了非线性光学技术之外,还有一种叫做“温度补偿”的技术也是非常重要的。
因为光纤电流互感器的工作环境一般都是比较恶劣的,温度变化会对它的性能产生影响。
所以,科学家们研究出了一种可以在不同温度下自动调整性能的方法,使得光纤电流互感器能够在各种环境下都能保持高精度的测量。
接下来,我们再来说说高可靠自主化光纤电流互感器的应用。
其实,它的应用范围非常广泛。
比如说,在电力系统中,它可以用来测量输电线路上的电流;在石油化工行业中,它可以用来监测生产过程中的电流;在医疗领域中,它可以用来测量人体内部的电流等等。
当然了,要想让这些应用成为现实,还需要解决一些问题。
比如说,如何保证光纤电流互感器的稳定性和可靠性?这就需要我们在设计和制造过程中充分考虑各种因素,比如材料的选择、结构的优化等等。
我们还需要不断地进行实验和测试,以确保光纤电流互感器的性能达到预期的要求。
高可靠自主化光纤电流互感器是一项非常有前途的技术。
通过不断地研究和发展,相信我们一定能够让它在各个领域发挥出更大的作用!好了,今天的分享就到这里啦!希望大家对这个技术有了更深入的了解!下次再见啦!。
纯光纤式电流互感器

纯光纤式电流互感器全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:纯光纤式电流互感器是一种新型的电力测量装置,它利用光纤传感技术来实现电流传感的功能,具有高精度、高稳定性和抗干扰能力强等优点。
随着电力行业的发展和智能电网的建设,纯光纤式电流互感器在电力系统中的应用日益广泛,对提高电力系统的安全性、可靠性和智能化水平起着重要作用。
纯光纤式电流互感器由电流传感单元、光纤传感单元和信号处理单元等部分组成。
电流传感单元通过感应电流产生变化,光纤传感单元将此变化通过光纤传输到信号处理单元,最终实现对电流信号的测量。
采用光纤传感技术的电流互感器在减小尺寸、扩大量程、提高频率响应等方面具有独特优势,逐渐替代传统电流互感器成为电力系统中的主流产品。
在实际应用中,纯光纤式电流互感器具有多种优点。
纯光纤传感技术不受电磁干扰影响,具有良好的抗干扰能力,能够有效提高系统的测量精度和稳定性。
纯光纤式电流互感器适用于高压环境,具有高耐压性能和防雷击能力,能够保证设备在恶劣环境下的稳定运行。
纯光纤式电流互感器体积小、重量轻,安装维护方便,能够减少占地面积和降低维护成本。
纯光纤式电流互感器还具有较长的使用寿命和环境友好的特点。
光纤传感技术具有较高的稳定性和耐久性,可在恶劣环境下长时间稳定运行。
而且,纯光纤式电流互感器无需使用有害物质,对环境没有污染,符合环保要求,有利于可持续发展。
纯光纤式电流互感器作为电力系统的重要组成部分,具有良好的性能和广阔的应用前景。
随着电力行业的发展和技术的进步,纯光纤式电流互感器将逐渐取代传统电流互感器成为电力系统中的主流产品,为电力系统的安全稳定运行和智能化发展提供有力支持。
希望工程师们能继续研究开发纯光纤式电流互感器,为电力系统的发展贡献更多的力量。
【本篇文章已达到2000字数要求,希望能够满足您的需要,如有其他要求,请随时告知。
感谢阅读!】第二篇示例:纯光纤式电流互感器是一种集成了光电技术和电力传感技术的高科技产品,它通过光纤传感技术实现对电流的非接触式检测和测量。
光纤电流变传感器在布拉格光纤传感系统中的应用

光纤电流变传感器在布拉格光纤传感系统中的应用随着科技的进步,光纤传感技术逐渐成为各行各业应用领域中不可或缺的一部分。
其中,光纤电流变传感器作为一种基于光纤原理的传感器,可以实现高精度、高灵敏度、远距离传输等优势,已经被广泛应用。
其中,在布拉格(Bragg)光纤传感系统中,光纤电流变传感器发挥了重要作用,成为近年来光纤传感技术的重要发展方向。
本文将从光纤电流变传感器原理、布拉格光纤传感系统中的应用等方面探讨其应用情况。
一、光纤电流变传感器原理光纤电流变传感器是通过测量光纤中电场的强度变化,从而实现对电流变化的测量。
其原理是利用光纤材料的特性,即当电流经过光纤时会在光纤中产生磁场,从而改变光纤的折射率。
利用可调谐激光、光纤光栅(FBG)等技术,可以将光纤中磁场的变化转换为光的干涉和频移,从而实现电流的测量。
在实际应用中,光纤电流变传感器具有高精度、高灵敏度、免磁场干扰、电耗低等特点,被广泛应用于航空、铁路、电力等领域中。
例如,在输电线路上应用光纤电流变传感器能够实现对电网的监测和控制,保证电网的稳定运行,降低故障率。
二、布拉格光纤传感系统中的应用布拉格(Bragg)光纤传感系统是一种基于光纤光栅原理的传感技术,其原理是利用光纤光栅的反射特性,通过调整光纤的光栅周期,实现对光的反射和干涉,从而实现对物理量的测量。
在布拉格光纤传感系统中,光纤电流变传感器作为一种重要的测量手段,常常被应用于电力、石油、化工等领域中。
具体地说,布拉格光纤传感系统中应用光纤电流变传感器能够实现对电网的监测和控制。
例如,在高压输电线路上应用光纤电流变传感器,可以实现对电流大小和流向的测量,以及对电网的电压、频率、相位等参数的监测。
同时,利用光纤电流变传感器的高灵敏度和远距离传输特点,还可以实现对电网故障的快速定位和处理,保证电网的稳定运行。
此外,在石油、化工等领域中,光纤电流变传感器也被广泛应用。
例如,在油井等危险环境中,利用光纤电流变传感器可以实现对电流变化的实时监测和控制,保证设备的安全运行。
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光纤电流互感器原理及应用研究光纤电流互感器原理及应用研究【摘要】光纤电流互感器可分为两大类,一类是光电式电流互感器;另一类则为磁光式电流互感器。
分别介绍了这两种光纤电流互感器的原理,并介绍了光纤电流互感器的应用研究现状及发展前景。
【关键词】电磁式电流互感器光电式电流互感器磁光式电流互感器法拉第磁光效应全光纤型电流互感器应用研究【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1000 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随着电力系统向大容量、高电压的方向发展,对电力设备提出了小型化、自动化、高可靠性的要求。
传统的电磁式电流互感器已经越来越不能适应这个发展趋势,因此有必要开发和研制新型的光纤电流互感器。
【正文】1 电磁式电流互感器的缺陷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纤电流互感器。
2 光纤是传播信号的良好介质[1]光纤作为信号传输介质具有以下优点:损耗低、频带宽;重量轻;无电磁感应;绝缘性能好;弯曲性好;价格便宜。
由于光纤信号传输的无电磁感应性及其良好的绝缘特性,所以光纤是较好的连接高电压与低电压系统的介质。
3 光纤电流互感器光纤电流互感器是利用电子学、光电子学、光纤传感技术及数字信号处理等现代高科技手段研究成功的一种光、机、电一体化设备,是常规电磁感应式电流互感器(CT)的更新换代产品。
与常规CT相比较,它具有体积小、重量轻(只有常规CT重量的1/10)、成本低、抗电磁干扰能力强、不存在磁饱和、磁滞效应、铁磁谐振、易燃易爆及二次侧开路后产生的高电压等问题,还有安装运输方便、维护简单、与现代光通信兼容等优点,是未来我国及世界各国220kV、330kV、500kV以及更高电压等级电力系统中电能计量、继电保护、控制与监视等必不可少的核心部件。
3.1 光电式电流互感器(OECT)[2]传统的电流互感器(TA)是将一次侧电流信号通过电磁感应传到二次侧,而OECT则利用光纤将一次侧的电流信号传输到低压侧的数据处理系统。
OECT的具体测量原理如图1所示。
对电流采样采用铁心线圈(或空心线圈),然后将采样来的电流信号进行电—光转换,转换后的光信号通过光纤传输到低压侧数据处理系统,低压侧系统利用光—电变换器再将光信号转换成相应的电信号,由微机进行处理。
光纤在这里既起到高、低压侧的通信联系作用,又起到高、低压侧的隔离作用。
这一对矛盾的统一使得其性能优于传统的电磁式电流互感器。
图1 OECT原理图光电式电流互感器高压侧的电子电路需要有电源供应才能够正常运行,由于高压侧和低压侧没有电磁联系,因此如何解决高压侧的电源问题是OECT的一个难点。
目前解决电源的方法有以下几种:①由母线上电流产生的电磁场感应而产生;②由低压侧将电能转换为光能,然后通过光纤将能量传输到高压侧;③在高压侧用电池解决电源问题。
这几种方法各有优缺点,从经济上和系统的易操作性上考虑,应用于测量和保护,第1种方案较佳。
3.2 磁光式电流互感器(MOCT)3.2.1 法拉第磁光效应[3]图2 法拉第磁光效应原理图采用法拉第磁光效应进行电流测量的原理是磁光材料在外加磁场和光波电场共同作用下产生的非线性极化过程。
原理图如图2:当一束线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时,线偏振光的偏振面就会线性地随着平行于光线方向的磁场大小发生旋转;通过测量通流导体周围线偏振光偏振面的变化,就可间接地测量出导体中的电流值。
用算式表示为:(1)式中θ为线偏振光偏振面的旋转角度;V为磁光材料的Verdet常数;l为磁光材料中的通光路径;H为电流I在光路上产生的磁场强度。
由于磁场强度H由电流I产生,式(1)右边的积分只跟电流I及磁光材料中的通光路径与通流导体的相对位置有关,故式(1)可表示为:θ=VKI(2)式中K为只跟磁光材料中的通光路径和通流导体的相对位置有关的常数,当通光路径为围绕通流导体1周时,K=1,故只要测定θ的大小就可测出通流导体中的电流。
由于目前尚无高精确度测量偏振面旋转的检测器,通常将线偏振光的偏振面角度变化的信息转化为光强变化的信息,然后通过光电探测器将光信号变为电信号,并进行放大、处理,以正确反映最初的电流信息。
一般采用检偏器来实现将角度信息转化为光强信息。
3.2.2 磁光式电流互感器(MOCT)原理[4]磁光式电流互感器(MOCT)完全有别于传统的电磁式电流互感器,它的基本原理是法拉第磁光效应。
光纤在这里既起到高、低压侧的绝缘隔离作用,又起到对电流采样的作用。
法拉第效应是指当强电磁场加在某一种材料(例如:玻璃)上时,这种材料会变得具有光学能动性。
材料的光学能动性是指当一束偏振光以平行于磁场的方向通过材料时,材料可以将此偏振光偏振平面的方向旋转。
自从法拉第发现这个现象以来,很多固态、气态、液态材料都被发现具有法拉第效应。
经过实验还发现,偏振光偏振面所旋转的角度同磁场的强度和光在材料中通过的距离有关。
其原理图如图3:图3 磁光式电流互感器原理图3.2.3 全光纤型电流互感器(FOCT)全光纤型光电式电流互感器实际也是磁光式电流互感器,只是传感头是光纤本身制成,其余于上述互感器一致。
全光纤型光电式电流互感器的优点是传感头结构简单,比无源型易于制造,精度、可靠性要高。
缺点是这种互感器的光纤是保偏光纤,比其他两种所采用的光纤品质较高,要制造出稳定性好的光纤很难,工艺要求高,且造价昂贵。
其原理图如图4:图4 全光纤型电流互感器原理图4 光纤电流互感器应用及研究现状4.1 光纤电流互感器的应用近年来迅速发展的光纤通信技术、计算机技术、自动控制技术和电力系统光纤传感技术为新一代电网的自动保护、监测和控制提供了很好的技术支持。
基于光纤网的电力系统自动保护、监测和控制系统是电网发展的趋势。
它用光纤传感的方法获取必要的信息,通过光纤网传输这些数据、命令和其它信息、进入计算机数据处理并监视,然后进行继电保护的控制,从而实现了一整套的自动化功能,这种系统在美国、日本、英国、德国80年代初就已在小型电站用光纤局域网对电站的保护和控制进行了安装实验。
日本90年代初实现了电站的数字化通讯、保护和控制,美国、英国、德国等国家也正在大型电网安装和实验这方面的系统。
1994年ABB公司推出有源型光电式光纤电流互感器,其电压等级为72.5~765kV,额定电流为600~6000A。
日本除研究500kV、1000kV高压电网计量用的光电式光纤电流互感器外,还进行500kV以下直到6.6kV电压等级的GIS用光电式光纤电流互感器。
我国在这方面也取得了一定进展,特别是近几年,在吸收国外经验的基础上,已有部分厂家生产光电式电流互感器。
在高压直流输电方面,直流测量用光纤电流互感器较之传统型的电流互感器有更大的优势,其重量仅为同等级的直流电流互感器的1/40,无电磁干扰和铁磁损耗,并与电力自动化系统的网络兼容。
例如我国三峡至常州500kV直流输电系统就使用了ABB公司的光电式光纤电流互感器,用于线路的直流电流及谐波电流、交流侧不平衡电流、桥臂电流等的测量。
日前哈尔滨工业大学研制的3台光纤电流互感器,6月10日在上海市徐行变电站500kV 超高压线路成功投入运行。
此举标志着该校目前已经掌握了世界上最高电压等级的光纤电流互感器关键技术。
光纤电流互感器课题自1991年开始研究工作,在国家电网公司的支持下,解决了两个世界难题。
该光学互感器具有测量准确化、传输光纤化和输出数字化的优点,是智能电网的理想互感器。
课题组研制的光纤电流互感器,通过了国网电科院(武汉)按照国际IEC标准进行的产品型式试验,已有22台光学电流互感器分别在华东电网、华北电网、华中电网和东北电网等4个主导电压等级的输电线路投入运行,稳定可靠。
光纤电流互感器可以代替体积大而笨重的传统型电流互感器,并与断路器组合成一体,从而实现设备的小型化、一体化。
除了在电网中使用外,光电式电流互感器还可做成类似钳形表式的结构,方便移动,用于测量高压电网中不同地点的电流。
也可测量高频电流。
近年来,国际上光纤传感器这一高技术领域十分活跃,光纤技术应用于电网电流的测量也日趋成熟。
光纤电流互感器的研制,已经从实验室的原理性实验过渡到结合电力工程的实际,有些已经到了现场挂网试验运行的阶段。
目前日本、美国、瑞典等国都已将光纤传感器应用于不同等级的变电站,光电式电流互感器的研究以瑞典ABB公司最为突出,他们研制的设备已经用于电站的电流检测与保护;国内光纤电流传感器正处于研制和试用阶段,效果良好。
4.2 光纤电流互感器国内外研究历程及现状4.2.1光纤电流互感器国外研究历程及现状80年代美、日、德、英、法、中等国投入光学电流互感器的研究人员大约有150人,近20个课题组。
其中成就最突出的是美国,其次是日本。
日本80年代的研究重点是GIS用的MOCT与光学PT、组合式光学零序电流互感器。
他们从1981年起,在理论、材料、性能、组装和电子学信号处理等方面进行了系统的研究;也取得了不少成功的挂网运行的经验。
尤其是他们在1982年世界上首次获得磁光材料SF6、FR5玻璃、YIG(铁磁体)等磁光材料的温度(-25℃-80℃)特性曲线。
此后,SF6被认为是MOCT 的最好的磁光材料之一。
[5]进入九十年代以来,随着电子技术和计算机技术的不断发展,中大规模集成电路不断推陈出新,低功耗、高精度、高速度的A/D变换器、压控振荡器和信号处理芯片已经可以广泛地应用在工业现场了。
因此,近年来,各国也很重视混合式光电电流互感器(Hybrid Optical Current Transformer)的研制工作,混合式光电电流互感器也被称为混合式光纤电流互感器(Eoct-Electronic Optical Current Transformer),这种传感头和磁光式电流互感器的主要区别在于传感头完全是由电子线路组成的。
美国的Photonic Power Systems公司已经将这种电流互感器产品化;瑞士的ABB公司、德国的RITZ互感器公司也有同样的产品。
经过20多年的努力,人们对全光纤电流互感器的优点及存在的问题已有了正确的认识,进行了较深入的研究,并尝试了许多方法,解决光纤内双折射给互感器带来的不良影响。