電子式電流互感器解決方案


一、問題提出

現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)是大容量、高電壓、小型化、數(shù)字化和輸配電系統(tǒng)自動化。電網(wǎng)電壓的不斷提高，使傳統(tǒng)互感器的體積愈來愈大，絕緣結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜，制造的難度也愈來愈提高。同時(shí)，傳統(tǒng)互感器存在的磁滯、磁飽和、二次不能開路、線性度低、靜態(tài)和動態(tài)準(zhǔn)確范圍小等問題日益突出，已經(jīng)不能為電力系統(tǒng)發(fā)展提供保證。由于傳統(tǒng)互感器輸出為模擬信號，不能為輸配電系統(tǒng)自動化提供所需的數(shù)字信號，因而也成為數(shù)字化變電站必須解決的難題。
為了適應(yīng)高電網(wǎng)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)、控制、監(jiān)測、通訊和記錄的自動化，市場迫切需要一種完全新型的互感器出現(xiàn)，以滿足電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。

二、解決方案

近年來，電子式電流互感器的研究方興未艾。其中，無源磁光玻璃型電子式電流互感器現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展。西安同維電力技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)生產(chǎn)的LDGDZB電子式電流互感器（ECT）已通過鑒定，并已實(shí)現(xiàn)銷售。

LDGDZB電子式電流互感器（ECT）采用純光式結(jié)構(gòu)，一次傳感器無需電源供電，一次與二次部分無電纜連接，因而其絕緣結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)了體積的小型化，并可在線維修。同時(shí)由于一次傳感器采用光信號，克服了傳統(tǒng)互感


器的磁滯與磁飽和缺點(diǎn)。它最大的優(yōu)點(diǎn)在于，其輸出可以是模擬信號也可以是數(shù)字信號，使電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)成為了可能。 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息

三、LDGDZB電子式電流互感器（ECT）的工作原理

根據(jù)法拉第（Faraday）磁光效應(yīng)，如果通過一次導(dǎo)線的電流為I，導(dǎo)線周圍所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度為H，當(dāng)一束線偏振光通過該磁場時(shí)，偏振光的偏振角度會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算公式為：

θ=V∫L Hdl

式中：V為磁旋光材料的Verdet常數(shù)

L為磁旋光材料中的通光路徑長度

在LDGDZB電子式電流互感器產(chǎn)品中將L設(shè)計(jì)為環(huán)路，則 θ=V∮L Hdl

根據(jù)安培環(huán)路定律，在環(huán)路中：

I=∮L Hdl

可推出： θ=VI

根據(jù)馬呂斯定律，如果用檢偏器將已有偏轉(zhuǎn)角度的偏振光分成兩路光，

J1=αJ0sin2（φ+θ）

J2=αJ0cos2（φ+θ）

式中：J0為輸入光強(qiáng)

J1、J2為經(jīng)檢偏器分出的兩路光強(qiáng)
α為光路中的光強(qiáng)衰減系數(shù)

φ為起偏器與檢偏器夾角(在LDGDZB電子式電流互感器中為45°)

則運(yùn)算得出：(J1-J2)/(J1+J2) ≈2VI

因而，只要測出經(jīng)檢偏器分出的兩路光強(qiáng)，即可計(jì)算出通過導(dǎo)體的一次電流。

四、LDGDZB電子式電流互感器（ECT）的應(yīng)用

來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)



1、模擬接口電纜傳輸?shù)湫蛻?yīng)用

LDGDZB電子式電流互感器可替代傳統(tǒng)電流互感器直接使用，此時(shí)其輸出信號可轉(zhuǎn)化為模擬信號。作為替代傳統(tǒng)電流互感器使用時(shí)，原二次設(shè)備無需改變。產(chǎn)品輸出的信號通過電纜提供給中控室的二次設(shè)備，如電流表、電能表、功率表或故障錄波、繼電保護(hù)等設(shè)備。典型應(yīng)用圖如下：

2、數(shù)字接口光纜傳輸應(yīng)用
LDGDZB電子式電流互感器的一大特點(diǎn)就是輸出信號的數(shù)字化，信號通過光纜傳輸，可為變電站節(jié)省大量的電纜購置開支，同時(shí)可以大大縮小電纜溝的占地面積。可實(shí)現(xiàn)與保護(hù)、故障錄波設(shè)備點(diǎn)對點(diǎn)連接方式；計(jì)量設(shè)備和測量設(shè)備可采用點(diǎn)對點(diǎn)方式連接（IE660044.7），也可采用以太網(wǎng)方式（IEC61850）。其典型應(yīng)用圖如下：

3、混合輸出應(yīng)用

LDGDZB電子式電流互感器還可實(shí)現(xiàn)模擬信號、數(shù)字信號的同時(shí)輸出，其典型應(yīng)用圖如下：

五、數(shù)字化變電站的前端

LDGDZB電子式電流互感器的投入使用,使電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)成為了可能。現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)是大容量、高電壓、小型化、數(shù)字化和輸配電系統(tǒng)自動化。輸配電系統(tǒng)自動化即電網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)、控制、監(jiān)測、故障預(yù)測、通訊和記錄的自動化。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，通訊技術(shù)、傳感技術(shù)的飛躍發(fā)展，電力系統(tǒng)控制保護(hù)技術(shù)也發(fā)生了重大變化，傳統(tǒng)的電磁式繼電保護(hù)正在向微處理機(jī)分級監(jiān)控保護(hù)轉(zhuǎn)變，在電網(wǎng)中心系統(tǒng)管理下，組成智能化遠(yuǎn)動終端。電子式電流互感器和電子式電壓互感器在電力系統(tǒng)控制保護(hù)和監(jiān)控中起樞紐作用。它的使用，為數(shù)字化變電站奠定了基礎(chǔ)，成為數(shù)字化變電站的前端。
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1、智能化的一次設(shè)備：數(shù)字信號輸出電子式互感器的使用，使一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路可以采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備：數(shù)字信號輸出電子式互感器的使用，可以使變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功裝置、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接可以采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能重復(fù)的I／O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

3、自動化的運(yùn)行管理系統(tǒng)：數(shù)字信號輸出電子式互感器的使用，可以實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行管理自動化。可實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即可將常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。




未來數(shù)字化變電站發(fā)展的一個(gè)趨勢，也有一些廠家在嘗試使用光CT，但是光CT受環(huán)境溫度的影響較大，目前沒有很好的解決方法。