浅谈非常规电流互感器及其应用

据国家电网建设中长期发展规划, 开发能长期对系统运行状态进行自动监测、诊断和保护、促进高压开关的智能化发展水平的光机电一体化设备, 是城乡电网迈向自动化的迫切要求。

随着电力系统数字化的普及以及电力系统升级的需要, 电子式互感器已经越来越多的应用于各种自动化变电站以及城市和农村电网改造中。

电子式互感器是满足现代电力系统中高压电器设备向智能化、模块化、小型化、多功能、免维护方向发展的关键设备之一。

现代化的微机综合测量保护装置及仪器仪表不再需要互感器提供能量来工作, 而仅需互感器将一次电流电压信息完整、及时、准确的采集并传送过来即可, 仅需几伏的电压信号和极小的功率就能满足其接口需求, 而电子式电流电压互感器能很好满足这一要求。作为传统电磁式电流电压互感器理想的换代产品, 将给电力测量和保护领域带来革命性变革。

当前研究的电流电压互感器有如下两种技术路线。

第一种是无源的, 利用法拉第效应做的光纤电流互感器和利用珀尔效应的电压互感器, 都是磁光效应原理做的, 是通过光的变化来感测电流或电压的变化;

第二种是有源式的, 就是在高压侧构造一个电源, 向用电子原理测量的电子电路、A/D转换电路以及光电转换电路供电, 使反映电流或电压变化的数字信号再通过光纤传输到低压侧, 光纤在此作为传输介质。如图1所示。

1 非常规互感器的基本原理

目前中压领域的电子式电流互感器原理主要有以下两种。

1.1 采用罗氏线圈 (也叫空心线圈) 原理的互感器

该互感器由罗氏线圈、积分器、A/D转换器组成。其原理如图1。电子式电流互感器一次传感部分采用了罗哥夫斯基线圈的原理, 它由罗哥夫斯基线圈、积分器、A/D转换等单元组成, 将一次侧大电流转换成二次的低电压模拟量输出或数字量输出。

电子式电流传感器不使用铁芯, 使用了原理上没有饱和的罗哥夫斯基线圈, 由这个罗哥夫斯基线圈得到了与一次电流I1的时间微分成比例的二次电压E2, 将该二次电压E2进行积分处理, 获得与一次电流成比例的电压信号。

1.2 采用低功率线圈 (感应式宽带线圈) 原理的互感器

该产品由一次绕组、小铁心和损耗最小化的二次绕组组成, 它比传统互感器有着更大的电流测量范围, 代表着经典感应式电流互感器的发展方向, 其原理如图2。

它由一次绕阻、小铁芯和损耗最小化的二次绕阻的组成。二次绕组上连接着分流电阻RA, 该电阻是电流互感器一体化元件, 分流电阻RA是以这种方式设计的, 使互感器消耗的功率接近为零。二次电流I2在分流电组RA两端的电压降U2与一次电流I1成比例, U2可以根据需要设计在0V~5V之间, 这种互感器比传统互感器的电流测量范围大很多, 可以同时满足测量和保护的要求。

2 结语

基于非传统电流互感器以上特点, 因此使用非常规互感器有助于提高电力系统自动化、数字化的发展水平、促进智能化、数字化电器设备成套应用技术的进步, 对改善我国电网运行质量和稳定性、确保电力设备和人身安全, 为我国互感器行业的发展进步起到积极的促进作用。电子式互感器在使用中几乎不消耗能量, 节电效果十分显著。电子式互感器体积小、重量轻, 能很方便地将其置于各种小型化电器成套设备中, 这对减少变电站所占地面积、减少设备制造、运输、包装成本、减少对资源的占用, 降低变电站建设和运营维护成本, 实现资源的合理配置都具有重要的现实意义。

摘要：非常规互感器的优越性在于能够直接提供数字信号给计量保护装置, 可以简化二次设备, 提高整个系统的准确度和可靠性。随着电力系统的不断发展, 传统CT将会从变电站中逐渐被淘汰, 取而代之的新一代非常规互感器将在电力系统中发挥重要作用。本文论述了非常规互感器的特点、原理及其类别。

关键词：光电传感器,高压断路器,状态检修