電子式互感器培訓(xùn)材料

電子式互感器培訓(xùn)資料2021年03月31日XX廣東電科院：王紅星匯報內(nèi)容二、電子式電流互感器一、電子式互感器概述三、電子式電壓互感器四、組合型電子式電流/電壓互感器五、采集器與合并單元六、電子式互感器的實驗與測試七、電子式互感器與智能變電站八、電子式互感器的典型運用工程一、電子式互感器概述一、電子式互感器概述一、電子式互感器概述平安優(yōu)勢：絕緣構(gòu)造簡單，無爆炸、無二次開路危險本錢優(yōu)勢：220kV以上時，絕緣本錢大幅降低大量采用光纖，本錢低性能優(yōu)勢：動態(tài)范圍大，無死區(qū)，頻帶呼應(yīng)寬電壓等級越高電子式互感器優(yōu)勢越明顯中低電壓等級運用電子式互感器意義不大一、電子式互感器概述電子式互感器根本構(gòu)造： 一次電流傳感器P2P1MRIVMREFS1S2一次轉(zhuǎn)換器二次電源傳輸系統(tǒng)二次轉(zhuǎn)換器供合并單元用二次轉(zhuǎn)換器模擬量電壓出一次電源按一次傳感部分能否需求供電劃分有源式電子互感器無源式電子互感器按運用場所劃分GIS構(gòu)造的電子互感器AIS構(gòu)造(獨立式)電子互感器直流用電子式互感器一、電子式互感器概述電子式互感器按原理劃分： 一、電子式互感器概述一、電子式互感器概述電子式互感器定義：是具有模擬量電壓輸出或數(shù)字量輸出，供頻率15Hz~100Hz的電氣丈量儀器和繼電維護安裝運用的電流電壓互感器。

電子式互感器具有模擬量輸出規(guī)范值〔如225mV〕和數(shù)字量輸出規(guī)范值〔如2D41〕。

電子式互感器的精度等級和傳統(tǒng)根本一致。二、電子式電流互感器電子式電流互感器的根本類型法拉第(MichaelFaraday)1791年－1867年Faraday電磁感應(yīng)原理Faraday磁旋光效應(yīng)空心線圈鐵心線圈自順應(yīng)光學(xué)電流互感器(AOCT〕羅可夫斯基線圈電流互感器〔RCT〕低功率鐵心線圈電流互感器〔LPCT〕開環(huán)塊狀磁光玻璃光學(xué)電流互感器(OCT〕閉環(huán)磁光玻璃全光纖電流互感器(FOCT〕光纖環(huán)賽格耐克效應(yīng)電原理ECT光原理ECT二、電子式電流互感器電子式電流互感器的質(zhì)量主要類別低功率鐵心線圈電流互感器LPCT羅可夫斯基線圈電流互感器RCT光學(xué)電流互感器OCT傳感原理Faraday電磁感應(yīng)原理Faraday磁旋光效應(yīng)關(guān)于頻帶的結(jié)論低頻與高頻都存在高頻存在材料結(jié)構(gòu)鐵心線圈空心線圈玻璃(晶體)鍍膜玻璃光纖線圈關(guān)于飽和的結(jié)論飽和沒有沒有總結(jié)論差中好二、電子式電流互感器B鐵芯線圈電流IRRb電流-電壓轉(zhuǎn)換器高阻VS鐵心線圈低功率電流互感器VS與被測電流I成正比特點：1.提供電壓輸出；2.低功率互感器；3.動態(tài)范圍大；4.體積小。二、電子式電流互感器鐵心線圈低功率電流互感器傳統(tǒng)電磁式電流互感器I/I變換具備低功率輸入接口的設(shè)備鐵心線圈低功率電流互感器I/V變換對電磁式電流互感器的改良二、電子式電流互感器羅可夫斯基空心線圈電流互感器空心線圈的感應(yīng)電壓與被測電流的導(dǎo)數(shù)成正比〔Rogowski，1912年〕被測電流線圈感應(yīng)電壓B空心線圈電流I四條根本假設(shè)：1.二次繞組足夠多；

2.二次繞組在一定的圓形非磁性資料骨架上對稱均勻；

3.每一匝繞組外形完全一樣；

4.每一匝繞組所在平面穿過骨架所在的圓周的中心軸。二、電子式電流互感器有源電子式電流互感器技術(shù)難點：高壓側(cè)電子電路供能問題供能方案：1.利用CT從輸電電路上取電能；(常用，較成熟)

2.利用電容分壓器從母線上取電能；(普通用于組合型)

3.蓄電池供能；(常用作輔助電源)

4.激光供能方式。(常用，普通與CT取能配合運用)

5.CT供電+激光供能(當(dāng)前廣泛采用的方案)激光供能方式存在的問題：

1.光電轉(zhuǎn)換器(光電池)效率不高(30%~40%)，激光二極管輸出功率遭到限制〔0.5~1W〕；

2.光電轉(zhuǎn)換器件造價較昂貴，且大功率激光二極管的壽命有限，長期任務(wù)在驅(qū)動電流比較大的形狀容易退化，任務(wù)壽命降低。CT供電方式存在的問題：

1.大電流時的散熱問題，一次電流過大時，容易引起二次導(dǎo)線發(fā)熱，嚴(yán)重時可以導(dǎo)致二次導(dǎo)線燒毀；

2.死區(qū)問題，再一次導(dǎo)線電流較小時，CT供電無法正常任務(wù)。二、電子式電流互感器CT供電+激光供能方式存在的問題：

1.線路檢修后合閘時，CT供能需求一個較長的建立時間，此時只能靠激光供能，假設(shè)此時激光二極管失效，互感器將不能任務(wù)，建議采用2個激光二極管，一主一備；

2.CT和激光二極管的切換控制必需有一個合理的供電無法正常任務(wù)?？刂茟?zhàn)略，不能出現(xiàn)供能的“真空〞。二、電子式電流互感器有源電子式互感器的供電方式總結(jié)功電方式供電原理主要缺點CT供電利用特殊CT從母線上感應(yīng)電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電散熱（大電流）死區(qū)（小電流）電容分壓供電利用電容分壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供電電氣隔離激光供電低壓側(cè)通過光纖傳輸光能，由光電池將光能專為電能（最大功率1W）能量有限/成本/壽命組合供電CT供能（或電容分壓供電）+激光供電供能系統(tǒng)復(fù)雜切換問題二、電子式電流互感器有源電子式電流互感器的實現(xiàn)方案激光器驅(qū)動電路PIN數(shù)據(jù)處置合并單元維護測控計量LPCT空芯線圈遠(yuǎn)端模塊復(fù)合絕緣子光纖光纜IEC60044-8IEC61850-9-1/2維護、測控、計量合并單元線路維護母線維護變壓器維護錄波測控計量二、電子式電流互感器塊狀玻璃光學(xué)電流互感器普通光起偏器偏振光磁光資料磁場B檢偏器Faraday旋光角法拉第磁旋光效應(yīng)〔1846年〕入射光出射光電流旋轉(zhuǎn)角與電流I成正比關(guān)系二、電子式電流互感器閉環(huán)塊狀玻璃光學(xué)電流互感器主張從光學(xué)玻璃資料上處理溫度穩(wěn)定性問題二、電子式電流互感器開環(huán)塊狀玻璃光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)非接觸光銜接技術(shù)光纖絕緣子軟體絕緣技術(shù)容錯光學(xué)電流傳感技術(shù)零和御磁構(gòu)造技術(shù)自愈光學(xué)電流傳感技術(shù)處理的問題可靠性問題精度問題

SRU&MU(室內(nèi)安裝或就地安裝)二、電子式電流互感器開環(huán)塊狀玻璃光學(xué)電流互感器——外卡式GIS方案SRU&MU(室內(nèi)安裝或就地安裝)光纜卡體(內(nèi)置光學(xué)傳感器)二、電子式電流互感器開環(huán)塊狀玻璃光學(xué)電流互感器——外卡式GIS方案外卡式OCT，在罐式斷路器或GIS外部低壓側(cè)安裝，簡一方便。二、電子式電流互感器全光纖光學(xué)電流互感器無電流有電流A〕不加電B〕加電兩偏振光相關(guān)疊加表示圖二、電子式電流互感器全光纖光學(xué)電流互感器FOCT的閉環(huán)控制原理框圖采用閉環(huán)控制技術(shù)可以將丈量范圍大大提高二、電子式電流互感器全光纖光學(xué)電流互感器GIS集成方式FOCT組成表示圖二、電子式電流互感器110KVGIS三相一體式安裝方式二、電子式電流互感器220kV及以上GIS單相安裝方式二、電子式電流互感器套在變壓器母線絕緣子根部二、電子式電流互感器套在罐式斷路器出入線絕緣子根部二、電子式電流互感器項目電磁式互感器電子式光電混合式光學(xué)式磁光玻璃式全光纖式測量原理電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)法拉第效應(yīng)法拉第效應(yīng)敏感元件電磁線圈空心線圈光學(xué)玻璃光纖能否測直流否否可測可測且精度高是否有源無有1無2無安裝靈活性差差較好好注1：羅式線圈電流互感器在GIS運用中可以采用無源方式。注2：磁光玻璃與LPCT組合式為有源方式?，F(xiàn)有各種結(jié)構(gòu)的比較二、電子式電流互感器現(xiàn)有各種原理的性能比較LPCT缺陷：1、不能根本處理磁路飽和問題2、根本原理導(dǎo)致丈量頻帶問題RCT優(yōu)點：沒有磁路飽和景象缺陷：1、根本原理導(dǎo)致丈量頻帶問題2、一次端有源導(dǎo)致運轉(zhuǎn)可靠性問題OCT優(yōu)點：1、無飽和景象、無丈量頻帶問題2、一次端無源保證運轉(zhuǎn)可靠性二、電子式電流互感器現(xiàn)有光原理的比較磁光玻璃型優(yōu)點：技術(shù)難度較小，原理簡單缺陷：1、系統(tǒng)由分立元件組成，構(gòu)造復(fù)雜，抗振動才干差2、光學(xué)元件間用光學(xué)膠粘接，長期運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差3、采用的分立光學(xué)元件加工困難，一致性難以保證全光纖型優(yōu)點：1、無分立元件，全光纖構(gòu)造簡單，抗振動才干強2、光纖熔接后銜接可靠，長期穩(wěn)定性好3、一切光學(xué)器件基于光纖制造，工藝成熟，一致性好缺陷：技術(shù)難度大，原理復(fù)雜，三、電子式電壓互感器分壓型電壓互感器〔有源〕電原理電子式電壓互感器 阻容分壓電容分壓電阻分壓R1R2Usr與常規(guī)電容式電壓互感器原理一樣，輸出電壓不超越±5V四、電子式電壓互感器

GIS有源式電流電壓組合式構(gòu)造：Rogowski線圈電容環(huán)A/D采樣光纜RSF6中間電極高壓導(dǎo)體C1C2u2aceuCCERu2a:一次導(dǎo)體b:SF6氣體c:電容環(huán)d:線圈e:接地外殼f:采集器四、電子式電壓互感器

光原理電子式電壓互感器ABB重點研討逆壓電效應(yīng)型OVTNxtPhase重點研討泡克爾斯效應(yīng)型OVT四、電子式電壓互感器

光原理電子式電壓互感器當(dāng)光波經(jīng)過晶體時，在兩個軸上光波之間的相位差會隨著電壓或電場改動。檢測功率變化—﹥相位差—﹥被測電壓值。相位差與施加電壓的關(guān)系如下：泡克爾斯〔Pockels〕效應(yīng)四、電子式電壓互感器

光原理電子式電壓互感器泡克爾斯〔Pockels〕效應(yīng)四、電子式電壓互感器

光原理電子式電壓互感器晶體在電場作用下產(chǎn)生應(yīng)變的景象稱為逆壓電效應(yīng)。晶體形變—﹥光信號調(diào)制—﹥檢測光信號電壓引起的相位差：ΔΦ＝K×N×U逆壓電效應(yīng)四、電子式電壓互感器

光原理電子式電壓互感器優(yōu)勢：絕緣性能好，用來做傳感資料的磁光玻璃〔或光纖〕、傳輸信號的光纖都是良好的絕緣資料；丈量頻帶寬，可以到達(dá)1kHz以上；不存在鐵磁諧振等問題；體積小，分量輕，節(jié)能環(huán)保，無需充油；順應(yīng)了電力維護和計量的數(shù)字化、自動化及光通訊的開展趨勢。研制難度大，對資料穩(wěn)定性要求高；間接利用了電場分壓，環(huán)節(jié)多，設(shè)計難度較大；長期穩(wěn)定性有待驗證。光原理電子式電壓互感器存在問題：四、組合型電子式電流電壓互感器

獨立式有源電子式組合互感器四、組合型電子式電流電壓互感器

獨立式有源電子式組合互感器技術(shù)特點：經(jīng)過空芯線圈、LPCT、電容分壓器及遠(yuǎn)端模塊的綜合屏蔽設(shè)計，精度高、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠性高，順應(yīng)戶外長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；2.采用基于介質(zhì)膠絕緣的光纖復(fù)合絕緣子，絕緣簡單可靠；3.遠(yuǎn)端模塊完全雙重化采樣設(shè)計，防止采樣異常引起維護誤動；4.激光供能與線路取能無縫切換供電技術(shù)，產(chǎn)品可靠性高；5.配套合并單元支持IEEE1588V2網(wǎng)絡(luò)對時、IRIG-B碼光纖點對點對時；6.數(shù)據(jù)輸出支持IEC60044-8、IEC61850-9-2規(guī)范，接口符合國際規(guī)范，兼容性好，便于系統(tǒng)集成。四、組合型電子式電流電壓互感器

GIS有源電子式組合互感器單相構(gòu)造GIS電子式互感器三相共箱構(gòu)造GIS電子式互感器四、組合型電子式電流電壓互感器

GIS有源電子式組合互感器：技術(shù)特點1.充分利用GIS氣體絕緣的構(gòu)造特點，絕緣構(gòu)造簡單可靠；2.互感器罐體、空心線圈、LPCT、電壓傳感器及遠(yuǎn)端模塊一體化設(shè)計，構(gòu)造緊湊，抗干擾特性好，互感器可與不同廠家的GIS配套；3.三相共箱GIS電子式互感器設(shè)計有特殊的凸環(huán)屏蔽構(gòu)造〔已懇求專利〕，能很好地處理三相電壓丈量間易相互影響的問題；采用特殊設(shè)計的金屬密封端子板〔已懇求專利〕，可有效防止開關(guān)操作產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓〔VFTO〕對遠(yuǎn)端模塊信號的影響；5.ECT利用空芯線圈傳感維護電流，利用LPCT傳感丈量電流，丈量精度、動態(tài)范圍大、暫態(tài)特性好。空芯線圈采用等匝數(shù)密度及繚繞線技術(shù)，抗外磁場干擾性能優(yōu)越；EVT利用基于同軸電容及精細(xì)電阻的微分電壓傳感器傳感被測電壓，利用軟硬件相結(jié)合的積分技術(shù)復(fù)原被測電壓信號，丈量精度高、溫度特性及暫態(tài)特性好；遠(yuǎn)端模塊采用兩路獨立模擬采樣回路實現(xiàn)雙重化采樣，實時比較、校驗兩路采樣值，具備采樣回路硬件自檢功能，防止采樣異常引起維護誤動；8.配套MU采用插值算法實現(xiàn)同步，硬件簡單、可靠性高。遠(yuǎn)端模塊及合并單元具有完善的自監(jiān)視功能，便于運轉(zhuǎn)監(jiān)視及缺點維護；9.配套MU支持IRIG-B碼光纖點對點、IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時，現(xiàn)場運用方便；10.配套MU數(shù)據(jù)輸出支持IEC60044-8、IEC61850-9-2，接口符合國際規(guī)范，兼容性好，便于系統(tǒng)集成。四、組合型電子式電流電壓互感器

AIS無源電子式組合互感器四、組合型電子式電流電壓互感器

GIS無源電子式組合互感器GIS式無源電子式組合互感器構(gòu)造四、組合型電子式電流電壓互感器

無源電子式組合互感器1.采用全光纖電流互感器和電容分壓器組合方式，實現(xiàn)對電流和電壓的同時丈量，兼顧了技術(shù)先進(jìn)性和運轉(zhuǎn)可靠性。2.勝利運用線性雙折射控制技術(shù)，處理了電流傳感光纖環(huán)易受溫度影響的問題。3.采用波片相位控制技術(shù)，經(jīng)過準(zhǔn)確控制波片參數(shù)抵償環(huán)境溫度的影響。4.勝利運用多階相關(guān)解調(diào)技術(shù)，有效消除了光源功率動搖及環(huán)境溫度對傳感光纖干擾的影響。5.經(jīng)過Sagnac干涉實現(xiàn)對光信號的高精度丈量，精度高、動態(tài)范圍大。6.配套合并單元支持IEEE1588V2網(wǎng)絡(luò)對時、IRIG-B碼光纖點對點對時。7.數(shù)據(jù)輸出支持IEC60044-8和IEC61850-9-2規(guī)范，接口符合國際規(guī)范，兼容性好，便于系統(tǒng)集成。五、采集器與合并單元合并單元〔MergingUnit，MU〕定義最早在IEC60044-8規(guī)范中定義；五、采集器與合并單元★傳感器與采集器互感器一次傳感器與二次采集器之間經(jīng)過光纖傳輸模擬光信號，光信號由光檢測器轉(zhuǎn)換成電壓信號，采集器進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換并處置；★采集器與合并器互感器的采集器經(jīng)過光纖直接輸出數(shù)字信號至合并器，采集器與合并器之間采用與IEC60044-8類似的私有規(guī)約；★合并器與二次設(shè)備合并器接受并同步來自不同采集器的數(shù)字光信號，按照IEC61850-9-1/-9-2LE的通訊協(xié)議進(jìn)展數(shù)據(jù)處置，并按此協(xié)議與維護、測控安裝等二次設(shè)備進(jìn)展通訊。五、采集器與合并單元★采集器間的數(shù)據(jù)同步方案1采集器接納合并器秒脈沖,在采集器實現(xiàn)同步。方案2采集器間的數(shù)據(jù)同步采用合并器重采樣方式同步,在合并器實現(xiàn)同步。采集器按設(shè)定的頻率進(jìn)展采樣，經(jīng)固定延時后發(fā)送給合并器；合并器運用FPGA硬件邏輯進(jìn)展采集器規(guī)約解析，并附加上FPGA的運轉(zhuǎn)頻率計數(shù)值。重采樣算法運用同源的FPGA時鐘對采集器數(shù)據(jù)進(jìn)展插值運算。重采樣算法采用拋物線插值算法，具有很高的準(zhǔn)確度，當(dāng)采樣率為每周波80點時，對于基波的誤差小于3.1×10-5，完全滿足電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度要求。五、采集器與合并單元★合并器間的數(shù)據(jù)同步合并器間的數(shù)據(jù)同步經(jīng)過接納GPS秒脈沖信號同步。雙對光陰脈沖輸入，互為備用，自動切換。時鐘頻率為1Hz〔秒脈沖〕，同步時辰為信號上升沿。★雙同步脈沖接入雙同步脈沖接入，提高安裝對時的可靠性，在安裝喪失一路同步脈沖輸入時仍有另一路同步脈沖輸入保證安裝輸出數(shù)據(jù)的同步性；★冗余電源輸入雙電源輸入，如一組電源輸入失敗，自動切換至另一組電源輸入，提高可靠性；五、采集器與合并單元★全面支持IEC61850規(guī)約做為新型過程層設(shè)備，適用于符合IEC61850規(guī)范的全數(shù)字化變電站，實現(xiàn)各配套廠家的無縫聯(lián)接，真正實現(xiàn)間隔層和過程層智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享；★強抗干擾才干軟硬件設(shè)計上充分思索過程層相對惡劣的運轉(zhuǎn)環(huán)境，采取1U全封鎖機箱，安裝的抗干擾才干、抗震動才干大大提高，對外的電磁輻射也滿足相關(guān)規(guī)范；★寬溫任務(wù)范圍安裝的適用環(huán)境溫度范圍寬，溫度在－40℃～＋85℃環(huán)境均可正常任務(wù)，可在端子箱就地安裝。六、電子式互感器的實驗與測試廠內(nèi)實驗方案★互感器的廠內(nèi)實驗內(nèi)容〔1〕根本光強測試(適用于光學(xué)互感器)；〔2〕端子標(biāo)志檢驗；〔3〕一次端的工頻耐壓實驗；〔4〕部分放電丈量；〔5〕采集器的工頻耐壓實驗；〔6〕準(zhǔn)確度實驗〔包括溫度循環(huán)實驗〕；〔7〕采集器延續(xù)通電實驗。六、電子式互感器的實驗與測試廠內(nèi)實驗方案互感器準(zhǔn)確度的實驗方案六、電子式互感器的實驗與測試廠內(nèi)實驗方案★合并單元的廠內(nèi)實驗內(nèi)容：〔1〕安裝外觀檢查；〔2〕絕緣介質(zhì)強度檢查；〔3〕電源檢查；〔4〕安裝性能檢測；〔5〕延續(xù)通電實驗。六、電子式互感器的實驗與測試廠內(nèi)實驗方案合并器性能的實驗方案〔1〕秒脈沖接納測試秒脈沖分別接入合并器的SYN1與SYN2口，同時將合并器光纖以太網(wǎng)TX，RX經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器銜接至計算機，經(jīng)過IEC61850報文監(jiān)控分析工具察看合并器同步形狀變化；〔2〕接納采集器數(shù)據(jù)測試模擬采集器經(jīng)光擴展后接入合并器的9個采集器輸入口，同時將合并器光纖以太網(wǎng)口TX，RX經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器銜接至計算機，然后將合并器同步脈沖輸入口SYN1，SYN2銜接至同步秒脈沖發(fā)生器，安裝上電，合并器配置為輸出通道依次關(guān)聯(lián)各采集器的同一通道，合并器輸出數(shù)據(jù)應(yīng)滿足誤差?！?〕電壓切換功能測試經(jīng)過NPI測試工具向安裝發(fā)送間隔刀閘位置GOOSE，將模擬并列合并器接入待測合并器，合并器配置為輸出通道關(guān)聯(lián)模擬并列合并器的通道0、通道1、通道2，合并器應(yīng)能根據(jù)GOOSE信息輸出切換后電壓，即當(dāng)接于I母間隔刀閘為合位、接于II母刀閘為分位時，合并器輸出I母電壓，當(dāng)接于I母間隔刀閘為分位、接于II母間隔刀閘為合位時，合并器輸出II母電壓。六、電子式互感器的實驗與測試現(xiàn)場實驗方案★現(xiàn)場主要測試設(shè)備和工具(以光學(xué)電流互感器為例)〔1〕大電流發(fā)生安裝〔調(diào)壓器、升流器〕；〔2〕規(guī)范數(shù)字CT；〔3〕電子式互感器校驗安裝〔包括安裝有校驗軟件的計算機〕；〔4〕秒脈沖發(fā)生器；〔5〕模擬采集器；〔6〕安裝有NPI測試軟件和IEC61850報文監(jiān)控分析軟件的計算機。六、電子式互感器的實驗與測試現(xiàn)場實驗方案★互感器測試序號測試項目測試方法驗收標(biāo)準(zhǔn)1外觀檢查及出線端子標(biāo)志檢驗檢查銘牌、標(biāo)志、接地符號、出線端子滿足互感器標(biāo)準(zhǔn)要求。2準(zhǔn)確度測試將標(biāo)準(zhǔn)互感器與被測OCT串接在同一回路中，調(diào)節(jié)升流器產(chǎn)生不同額定比率的電流，利用電子式互感器校驗裝置測試誤差結(jié)果。滿足0.2S級要求，檢查與出廠測試數(shù)據(jù)的變差，滿足互感器變差要求。六、電子式互感器的實驗與測試現(xiàn)場實驗方案六、電子式互感器的實驗與測