电子式互感器的关键技术及应用.ppt

造成OCT长期漂移的主要因素 温度 使传感头内部产生线性双折射 使材料的Verdet常数发生变化 振动 造成光强的波动 产生应力双折射 当前第20页\共有44页\编于星期六\9点 造成OCT长期漂移的根本原因 光学传感头为开环结构,测量原理为偏差式测量原理，因而测量准确度难以提高。 当前第21页\共有44页\编于星期六\9点 测量原理的分类 偏差式测量：在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。 零位式测量：在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。 可以获得比较高的测量准确度。测量过程比较复杂，在测量时，要进行平衡操作，花费时间长。 当前第22页\共有44页\编于星期六\9点 测量原理的分类 微差式测量：将被测的未知量与已知的标准量进行比较，并取得差值，然后，用偏差法测得此差值。 微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，它特别适用于在线控制参数的检测。 例如：传统互感器的校验仪 当前第23页\共有44页\编于星期六\9点 OCT实用化的另外的问题 测量的动态范围有限：测量小电流时准确度和分辨率都不高。 测量频带和其他原理的互感器存在同样的问题，受信号处理电路的限制：传感头的测量频带宽，但是仍需要后续电路进行信号的分离、滤波等信号处理，为了提高测量准确度，降低噪声，需要压缩频带。 当前第24页\共有44页\编于星期六\9点 FOCT实用化存在的问题 反射式光纤电流互感器实质上是一种偏振干涉仪，要求光在传播过程中保持特定的偏振态，而非理想的光学器件会造成偏振光之问的串扰，影响测量准确度。 FOCT的户外部分为全光学器件，光学器件工作在变电站恶劣的环境下，因此FOCT同样存在所有干涉检测型传感器的偏振态变化和相位随机漂移而导致的信号衰落问题。 虽然和FOCT技术类似的光学陀螺已经有产品面世，但这两种产品相比较，从运行环境、稳定性来看，显然FOCT具有更加严格的要求。 变电站一次额定电流较小，同时被测电流的变化范围较大，当电流较小时，信噪比较低，对FOCT的信号调制和解调均提出了更高的要求。 构成FOCT的关键光学器件（如激光器、保偏光纤等），甚至高性能的保偏光纤熔接机，都需要从国外进口，不但价格高，而且受制于人。 当前第25页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之一空芯线圈的制作原则 实现对电流的准确测量取决于一个稳定的互感系数。 为了获得高测量准确度，空芯线圈绕制时必须遵循以下原则： 二次绕组在一定大小的非铁磁材料骨架上对称均匀分布； 每一匝绕组的形状完全相同； 每一匝绕组所在平面与骨架所在的圆周的中心轴垂直。 几何尺寸在微米量级均匀 当前第26页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之二积分器的性能优化 输出必须采用积分器还原被测电流信号。 由运算放大器本身的增益带宽积决定 当前第27页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之二积分器的性能优化 输出必须采用积分器还原被测电流信号，而积分器的时间常数有限，当系统短路、有大的衰减直流分量的时候，其暂态误差特性取决于测量的下限频率。 当前第28页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之三高压侧供电技术 以空芯线圈为传感单元，将高压侧的含有被测电流信息的电压信号转换成数字信号驱动发光二极管，通过信号传输光纤以光脉冲的形式传输至低压侧。 因此，高压侧需要供电。 当前第29页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之三高压侧供电技术 高压侧电路的功耗过大。已经达到的最低功耗（国外的报道），一般在70mW左右。一般光电转换的效率较高时为30%，这就要求光源（半导体激光器）的出纤功率至少达到200mW以上。 出纤功率在这种数量级的光源，其寿命较短。 高压侧的光电转换单元长期工作在户外环境，转换效率会逐渐衰减。 当前第30页\共有44页\编于星期六\9点 空芯电流互感器关键技术之三高压侧供电技术 如果采用一个CT供电+两个大功率激光器供电的方案 成本较高： （＄ 900x1.17)/只 可靠性：缺乏长期实际运行的经验和数据。 当前第31页\共有44页\编于星期六\9点 目录 定义及分类 基本原理 关键技术 几点思考 结论 当前第1页\共有44页\编于星期六\9点 电子式电流互感器的定义及分类 根据IEC60044-8?Electronic current transformers?(2002)的定义： 光学电流互感器（光学玻璃、全光纤、光栅） 空芯电流互感器（传光型） 铁心线圈