新型中高压电子式电压互感器

提出以微型电流互感器检测耦合电容器电流,再将电流信号传输至控制室,转换为与一次电压成正比变化的二次信号的方法构成中高压电子式电压互感器的技术方案.详细论述了新型中高压电子式电压互感器的传感原理及结构,并对耦合电容器、微型电流互感器、功率放大器等关键技术进行了讨论.对所研制的新型中高压电子式电压互感器进行了精度试验、二次短路试验,试验结果表明新型电子式电压互感器性能良好.     

电子式互感器的现状与发展前景

随着电力传输容量的增加,运行电压等级越来越高,传统的电磁式电流、电压互感器暴露出如绝缘要求高,磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点,成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号,也称为光电式互感器。2002年,IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势,制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044-8标准,明确了电子式互感器的定义及相应的技术规范。根据IEC60044-7标准,EVT采用电阻分压器、电容分压器或光学装置作为一次转换部件,利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统,并装有电子器件作测量信号的传输和放大,具有模拟量电压输出或数字量输出。根据IEC60044-8标准,ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件,利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统,并装有电子器件作测量信号的传输和放大,具有模拟量电压输出或数字量输出。电子式互感器的分类与特点电子式互感器的分类几十年来,电子式互感器产品的种类已经被开发出很多,根据原理的不同,电子式互感器可分为无源式和有源式2类。所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电子式互感器,而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置,整个系统的线性度比较好,缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统,容易受到多种环境因素的影响,影响了实用化的进程,虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度,各种方法部在实验室条件下取得了一定成果,但都不同程度地存在着通用性差、装置复杂等缺点,未能有效克服这个困难,其研究还有待进一步深入。有源式电子式互感器的原理大都比较简单,已被广泛接受。无源式EVT主要利用传统的电阻分压器、电容分压器以及单个电容器测量电压值。在有源式ECT中,作为一次电流采样传感头的元件有传统的电磁式电流互感器、分流器和Rogowski线圈等。20世纪90年代以来,无源式电子互感器在实用电子式互感器的开发及应用状况由于电子式电流互感器具有多方面的优点,国外对于电子式互感器的研究已有30多年的历史,投入了较大的人力物力,不断推进电子式互感器的发展,相关行业的一些大公司已经迈向产品化,市场化的道路。ABB公司作为国际上提供标准化光学电流和电压传感设备的领先者之一,已研制出多种无源电子性方面显示出优势,受到了人们的重视,各国学者在供能方式、信号调制方式以及提高系统测量准确度等方面进行了大量的研究和实验,并有现场挂网的经验,国外一些知名大公司已有市场化的产品。     

电子式互感器技术发展趋势分析

介绍了几种新型电子式电流互感器和电子式电压互感器的技术原理和产品特点,指出了电流、电压互感器技术领域的发展趋势,认为在今后10年内传统的电流、电压互感器或将退出市场。建议传统互感器制造厂应适应电网智能化的要求,积极研究低功率电流互感器和低功耗电容式电压互感器,优化结构,降低成本,提高竞争力：有实力的企业应适时进入电子式电流和电压互感器技术领域,以免被淘汰出局。     

电子式电压互感器传感元件的分析及实验

简要介绍了各类新型电子式电压互感器的研发情况,并对阻容分压电压传感元件做了理论分析和实验研究,重点在于该传感元件对输入电压信号的响应能力。实验结果反映出这种新型传感元件稳态测量准确可靠、暂态响应迅速,线性好,无饱和,满足电力系统测控和继电保护对电压信号的取样要求。     

小波变换在电子式电力互感器误差校正中的应用

电子式互感器以微电子技术和计算机技术为基础 ,所处的工作环境电磁干扰严重 ,易受到外界干扰而影响测量精度 ,并且有些误差是互感器本身结构引起的 ,硬件措施难以消除。提出了用小波变换的软件方法对互感器误差进行校正 ,着重分析了小波变换在信号去噪和以电容分压器作传感元件的电子式电压互感器带俘获电荷重合闸误差校正中的应用 ,仿真和实验研究结果证明了所提方法的有效性     

电子式互感器配置问题探讨

针对数字化变电站建设中电子式互感器的配置问题,分析了设备的物理模型、测量品质、功率消耗、抗干扰能力和经济性等因素,提出110 kV及以上电压等级宜选用无源式电子式电流互感器和电容分压型电子式电压互感器,66 kV及以下电压等级宜选用有源式电子式电流互感器和电阻分压型电子式电压互感器;结合传统互感器的配置原则,论述了电子式互感器按间隔的配置方式并给出参考方案;鉴于已投运站点中出现的问题,建议根据不同间隔对电子式互感器选型并考虑一定的冗余配置,有助于实现数字化变电站的"弱故障化".     

高电压互感器技术的发展趋势

介绍了几种新型的电子式电流、电压互感器的技术原理和产品特点,阐述了电流、电压互感器技术领域的发展趋势,指出在今后的10年内,传统的电流、电压互感器或将退出市场。建议传统互感器制造企业应适应电网智能化的要求,积极研究低功率电流互感器和低功率电容式电压互感器,缩小体积,降低成本,提高竞争力;有实力的企业应适时进入电子式电流、电压互感器技术领域,以免被淘汰出局。     

电子式电流互感器对距离保护的影响及应用

分析了电流及电压互感器误差对距离保护造成的影响,说明电流及电压互感器的误差将引起距离保护阻抗测量的精确度降低,导致保护区缩短等问题。在此基础上,总结了传统的解决电流互感器误差及饱和问题的基本方法,如增大互感器变比,减小电流互感器的二次负荷,采用比相原理,增大数据窗等。但由于传统电磁式电流互感器存在的固有缺陷,很难从原理上根除其对线路保护造成的隐患。随着微机、光纤等技术的发展,新出现的电子式电流互感器是集电子技术和光学技术为一体的新型光学电流互感器,其高精度、高可靠性、宽频带、无磁饱和问题、抗干扰能力强等特点,决定了它将逐渐成为传统电磁式电流互感器的替代品。因此该文提出了采用电子式电流互感器作为距离保护的测量元件的建议,论证了采用光学电流互感器对距离保护起动元件、选相元件、阻抗元件及其他功能元件等带来的优越性。分析表明,电子式电流互感器将大大提高距离保护各元件动作准确率和可靠性。     

电子式互感器及其技术发展现状

简述了电子式互感器的定义、有关标准及其优缺点。着重介绍了有源及无源电子式电流互感器的工作原理、有源电子式电流互感器的供电方式。简要介绍了有源及无源电子式电压互感器的工作原理,国内外对于电子式互感器的研制状况。     

电子式互感器原理及工程应用进展

阐述了电子式互感器的概念、构成原理,及其与传统电磁式互感器相比的主要技术优势;介绍了国内外电子式电流、电压互感器的研究及工程应用情况;指出电子式互感器将成为未来电力系统信号测量和互感器技术发展的必然趋势。     

基于电容分压器的电子式电压互感器的研究

在分析传光型电压互感器当前技术和发展的基础上,系统地总结并提出了电子式电压互感器的基本原理和设计要求。分析了基于电容分压器为感应探头的电子式电压互感器的基本原理和结构。给出了以因瓦合金为材料的同轴电容分压器的原理和设计方法。论述了电子式电压互感器的优点和性能。     

基于容性设备泄漏电流的电网电压测量方法

基于电容型设备泄漏电流,研究了电网工频电压和内部过电压的测量方法。采用高精度宽频带电流传感器检测容性设备的泄漏电流,通过有源积分电路将电流信号重构成电压信号。分析了容性设备等值电路及泄漏电流与电压的传递函数,研究了电流传感器的工作原理及其影响因素。通过采用有源积分器,提高了输出电压响应的幅频特性。采用的电压传感器结构简单,与高压系统无电气连接,具有很好的安全特性。工频和操作过电压实验结果表明,所设计的电压传感器具有很好的精度和线性度,可以用于高压电网的电压测量。     

可调低压大电流输出DC—DC变换器研究

文章研究了输出电流电压可调的低压大电流DC-DC变换器的实现技术。在分析比较并联双管正激变换器两种交错并联方式优缺点的基础上,采用了在输出电压侧并联的方式,提出了只用一个电流互感器交错采样,实现两路交错开关,并且输出均流的电路方案。分析了变换器的工作模态,研究了变压器、电感等功率电路参数对均流性能的影响,给出了实验结果。     

中压开关柜在线监测装置的研制

针对中压开关柜,以温度、机械和绝缘状态为监测对象,研制开发了一套在线监测装置。设计了基于低功耗电子器件和红外通信的接触式测温装置,具有较高的准确度,并解决了高电位的隔离问题;采用角位移传感器间接测量动触头的行程-时间曲线,有效解决了直线位移传感器安装困难和高电位隔离的问题,结合操作过程中的振动信号和分合闸线圈电流曲线,实现了对中压开关柜机械特性的监测;通过测量断路器环氧套管的泄漏电流来表征绝缘特性。试验表明,整套在线监测装置稳定可靠。     

Optical voltage and current sensors used in a revenue meteringsystem

The authors discuss the development of an optical voltage sensor as part of an all optical sensor based revenue metering system. The magnetooptic or Faraday effect was used to implement a magnetooptic voltage transducer (MOVT) to measure voltage by sensing the current flow through a capacitor connected from a 161 kV transmission line to ground. The current sensor was a magnetooptic current transducer (MOCT) developed previously. The design of the voltage sensors using the magnetooptic effect allows the implementation of a revenue metering system using all optical sensors. This method of measuring voltage was previously unproven. The components of the all optical sensor revenue metering system, the site installation, and the data acquisition system used to monitor the system are described. Decisions leading to the design of the MOVT are discussed     

基于HCPL-7840的电流传感器设计

设计并实现了一种基于光电隔离器HCPL-7840的电流传感器,该传感器采用一片高精度,低阻值的采样电阻采集大电流信号,然后通过HCPL-7840及一系列运放,将之转为电压信号,该电压信号正比于采集的电流信号.实验表明该传感器具有较高的精度,适用于一些需要采集大电流信号的场合.     

一种全数字化高压电流互感器在线校验系统

随着电子技术和数字信号处理技术广泛应用于电力系统,电子式互感器技术日趋成熟。由于动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式互感器已经开始取代传统式互感器应用于电力系统和其他工业领域。本文提出一种以高准确度的钳形空心线圈为电流传感器,以光纤传输系统为信号传输和供电方式,并通过虚拟仪器实现软件的数字积分器和加四阶矩形卷积窗运用FFT算法的全数字化高压电流互感器的在线校验。可以在不断电的情况下对现有的高压电流互感器进行监控,大大地提高了电力系统一次设备的可靠性。实验结果表明,该系统具有0.05级以上的准确度[1],挂网运行试验证明该系统易于现场操作,可靠性强。     

高压电子电流互感器Rogowski线圈优化设计

根据安培环路定律和法拉第电磁感应定律,导出了有源型高压电子电流互感器传感头重要组成部分的Rogowski线圈感应电压数学模型。通过建立装配间隙系数、线圈等效尺寸等概念,讨论了决定线圈互感值大小的各项结构参数,得到了依据互感梯度物理意义而提出的Rogowski线圈最优结构设计参数计算模型,即有约束非线性最优化问题。给出了Rogowski线圈结构设计的应用实例,在MATLAB上的计算仿真结果与实际情况相符合,为有源型高压电子电流互感器Rogowski线圈结构优化设计提供了一种理论依据。     

基于微机控制下的变压器参数采集及监控系统设计

本设计主要采用低功耗高性能的STM32单片机作为微型控制器,采用电压互感器、电流互感器作为变压器的信号转换及电压-电流信号采集模块,采用AD637转换芯片作为信号转换器件,采用过零比较器及异或门电路实现功率因数及信号频率的测量,采用Pt100铂热电阻测温传感器作为变压器绕组的温度采集模块,采用蜂鸣器作为信号故障报警模块,采用WINCC软件组建的触摸屏作为系统的监控界面。系统的主要目的是通过变压器的温度、电参数(电压、电流、功率因数及频率)及外部环境参数的采集实现对变压器参数的检测与监控功能,并根据其采集的参数,确定变压器是否处于正常运行状态。     

光纤直流电流传感器中的V/F转换电路

为了提高供能激光器的寿命和可靠性,降低高压侧信号调制电路的功耗。在介绍用于高压直流输电线路中测量直流电流的光供电式光纤电流传感器的基本原理后,利用CMOS器件的超宽工作电压范围、超低工作电流和窄脉冲的特性,采用集成电路和分立元件(改进型电荷平衡式V/F转换器)设计了含温度补偿电路的低成本超低功耗V/F转换电路,该电路经测试,该电路的功耗<0.7mW,线性度约为0.05%。该V/F转换电路已成功应用在光供电式光纤电流传感器的高压侧调制电路中。