無源電子式互感器前景光明

無源電子式互感器前景光明
在電力系統(tǒng)中，電力互感器為計(jì)量和保護(hù)設(shè)備提供了重要的依據(jù)，其測(cè)量精度直接影響了計(jì)量的準(zhǔn)確性和保護(hù)的可靠性。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，有源電子式互感器已經(jīng)在一些數(shù)字化變電站成功應(yīng)用，并獲得了快速發(fā)展。但其一次轉(zhuǎn)換器的電子電路需要供電電源，且工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，維護(hù)比較困難，這是有源電子式互感器存在的一些客觀問題。相比之下，無源電子式互感器則避免了這些缺點(diǎn)，尤其在高電壓等級(jí)和電磁環(huán)境惡劣的情況下，其優(yōu)勢(shì)更為明顯，業(yè)界普遍認(rèn)可無源電子式互感器zui終將是互感器技術(shù)的發(fā)展方向。

　　研發(fā)現(xiàn)狀

　　無源電子式電流互感器基于Faraday磁光效應(yīng)原理，從早期的磁光玻璃發(fā)展到了今天用全光纖來實(shí)現(xiàn)。與磁光玻璃型電流傳感器相比，全光纖型電流互感器從原理和工藝上利用了光纖陀螺的技術(shù)，是對(duì)光纖陀螺在電流傳感技術(shù)上的移植，可以克服磁光玻璃電流傳感器受溫度、振動(dòng)等因素的影響；另外，光纖屬于柔性材料，可通過調(diào)節(jié)光纖匝數(shù)使全光纖型電流傳感器適應(yīng)于寬范圍的電流測(cè)量。目前，該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外都得到了較好的開發(fā)， NXTPHASE公司（被阿海琺公司收購）、ABB公司等均研發(fā)成功了全光纖電流互感器，NXTPHASE公司的全光纖電流互感器已在多個(gè)國家和地區(qū)掛網(wǎng)運(yùn)行，ABB公司研發(fā)的全光纖電流互感器也被成功應(yīng)用到電解行業(yè)的直流大電流測(cè)量。

　　在我國，航天時(shí)代光電科技有限公司的軍轉(zhuǎn)民項(xiàng)目，便將光纖陀螺技術(shù)應(yīng)用到電流傳感領(lǐng)域，該公司研制開發(fā)的全光纖電流互感器經(jīng)過試運(yùn)行后，效果良好，并通過了鑒定，預(yù)計(jì)在2010年將在上海世博會(huì)投入使用，這也標(biāo)志著代表技術(shù)的全光纖型電流互感器在中國研制成功。然而，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)掌握光纖陀螺技術(shù)的單位為數(shù)不多，能將光纖陀螺技術(shù)應(yīng)用到電流傳感，并具備生產(chǎn)能力的單位則是鳳毛麟角了。

　　存在的問題

　　由于國內(nèi)企業(yè)及科研單位對(duì)無源電子式電壓互感器的研究尚處于起步階段，研制的樣機(jī)也很難達(dá)到電力系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。有些單位研制出的傳感器雖然在實(shí)驗(yàn)室能達(dá)到預(yù)期的準(zhǔn)確度指標(biāo)，但易受溫度、氣壓、振動(dòng)等環(huán)境因素的影響，其原因是，一方面?zhèn)鞲胁牧仙形茨苓_(dá)到理想的性能要求，另一方面是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各道工藝要求非常精細(xì)，國內(nèi)目前的工藝技術(shù)很難達(dá)到要求。

　　因此，研制無源電壓互感器，需要在現(xiàn)有的材料加工工藝下，解決傳感材料的性能問題。雖然在目前技術(shù)現(xiàn)狀下，解決材料性能問題并不能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。但國內(nèi)企業(yè)可以借用國外的方案，通過改進(jìn)傳感器的測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)，改善傳感器的長時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定性，使得無源電子式互感器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

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　　電子式互感器分類

　　電子式互感器按原理與結(jié)構(gòu)分為有源型、無源型及全光纖型三類。

　　有源型電子式互感器指高壓側(cè)電信號(hào)通過采樣線圈傳遞給發(fā)光元件變成光信號(hào)，再通過光纖傳遞到低壓側(cè)進(jìn)行逆變，變換成電信號(hào)后放大輸出。高壓側(cè)電子器件的電源來源于光供電方式、母線電流供電方式以及超聲電源供電方式。有源型電子式互感器優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，可靠性高。其缺點(diǎn)是取樣信號(hào)頂部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

　　無源型電子式互感器傳感頭不需要供電電源。傳感頭一般用法拉第磁光效應(yīng)原理制成。其優(yōu)點(diǎn)是不采用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)元件，無飽和問題，無溫度穩(wěn)定問題，運(yùn)行壽命容易保證。缺點(diǎn)是光學(xué)器件制造難度大，測(cè)量精度難達(dá)到。

　　全光纖型電子式互感器實(shí)際上是無源型，只是傳感頭是光纖本身制成，其余與無源型*一樣。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比無源型易于制造，精度、壽命與可靠性比無源型要高。缺點(diǎn)是光纖品質(zhì)要求高，制造工藝要求高，造價(jià)昂貴。