新一代全光纤电流传感器(互感器)

新型光纤电流传感器及其应用

新型光纤电流传感器及其应用 电流测量在很多领域均有着广泛的应用,如工业中的电力传输、军事上的船舰全电推进以及科研应用中的超短脉冲电流监测等,都会涉及到电流测量。随着科技的发展,对各类电流信号的测量需求也在不断提升,传统的电磁式电流互感器暴露出瞬态响应差、易饱和、绝缘困难以及随着电压等级提高而产生的运行成本过高等缺陷,而基于法拉第磁光效应的光学电流传感器可以很好的克服这些缺陷,表现出的很大的应用潜力,其中尤以光纤电流传感器(Fiber Optical Current Sensor,简称FOCS)优势最为明显,它采用闭合光路设计,其相比于传统的电流互感器不仅具有不受外界电磁干扰的特性,而且兼具测量动态范围大、电气绝缘性好、体积小、重量轻等优势,可覆盖不同领域的电流测量需求,已受到越来越受到广泛地关注。结合国内外研究发展现状,分析了各类电流传感器的优缺点,并提出一种基于偏振调制型原理的新型全光纤电流传感器,它采用与干涉型光纤电流传感器相同的闭合光路设计,但无需额外的光信号调制,其测量精度可满足一般工程应用要求,因此有很大的成本优势。文中对其光路和算法设计进行了阐述并搭建了试验样机。 立足实际工程应用,并以工频电流测量和雷电防护两个应用方向为研究对象展开工作,首先对通过调整反射镜的位置和对系统进行零偏补偿使其闭环误差和系统零偏误差满足应用需求,随后以解决全光纤电流传感器实际工程应用的典型技术难点——易受温度影响为目的,对其复杂的非线性温度特性做了详细分析,并通过BP神经网络强大的非线性映射性能对变温实验中传感光纤线圈的变比系数与对应温度数据进行非线性拟合,利用获得的温度补偿曲线对其进行在线温度补偿,使这种新型的全光纤电流传感器在-5℃~+50℃温度范围内达到国标中规定的0.5级要求。最后,从实际工程应用出发,结合该传感器的快速响应优势,将其应用于雷电防护测量。试验中以Pearson电流传感器测量结果作为参考基准,使用新型全光纤电流传感器对8/20μs雷电流进行准确、快速的全波实时波形测量,通过软件及硬件优化,使其在2kA~1500kA雷电流范围内满足工业应用需求。

用于光纤电流传感器SLD光源的温度控制系统

第43卷第3期红外与激光工程2014年3月Vol.43No.3Infrared and Laser Engineering Mar.2014 用于光纤电流传感器SLD光源的温度控制系统 曹辉1,2，杨一凤1，刘尚波1，徐金涛1，赵卫1 (1.中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西西安710119； 2.中国科学院大学，北京100049) 摘要：为减小高压电网中光纤电流传感器超辐射发光二极管(super luminescent diode，SLD)光源温度特性对测量准确度的影响，提出了一种模拟温度控制系统对光源温度进行恒温控制。根据设计要求，介绍了各重要环节的设计过程。分析了通过搭建合适的温度采集电桥，可以得到与温度近似成线性关系的输出差分信号。在频域上建立了系统的数学模型，计算了系统的传递函数，得到了比例-积分-微分(proportional鄄integral鄄derivative，PID)控制器各参数对时域上输出的影响。在实验室中搭建了用于光纤电流传感器SLD光源的温控系统，对温控系统进行了定温与温度循环实验，实验结果表明：该控制系统可以实现对温度的实时控制，使光纤电流传感器测量准确度满足0.2级工业要求。 关键词：光纤电流传感器；超辐射发光二极管光源；实时温度控制；传递函数；PID控制器中图分类号：TN21文献标志码：A文章编号：1007-2276(2014)03-0920-07 Temperature control system for SLD optical source of FOCS Cao Hui1,2,Yang Yifeng1,Liu Shangbo1,Xu Jintao1,Zhao Wei1 (1.State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,Xi′an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi′an710119,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China) Abstract:To lower the influence of optical source temperature property on the precision of fiber optic current sensor(FOCS)in high voltage grid,an analog temperature control system was proposed to control the optical source working temperature.According to the designed goal,design process of each key section was introduced.A proper temperature signal bridge was analyzed which could obtain a linear relationship between the output differential voltage and temperature.The mathematical model of the system was established in the frequency domain;the transfer function of the system was calculated;and the parameters of proportional鄄integral鄄derivative(PID)controller were analyzed in the time domain.A temperature controller used for FOCS super luminescent diode(SLD)optical source was designed,which was verified by fixed temperature test and temperature cycle test.The results show that by means of the real time temperature control,the accuracy of FOCS is up to0.2level which reaches industry requirements. Key words:fiber optic current sensor(FOCS);super luminescent diode(SLD)optical source; real time temperature control;transfer function;PID controller 收稿日期：2013-07-09；修订日期：2013-08-23 作者简介：曹辉(1989-)，男，硕士生，主要从事光电测量技术及其在电力系统中的应用。Email:caohui@https://www.sodocs.net/doc/a8895197.html, 导师简介：徐金涛（1979-），男，副研究员，硕士，主要从事光纤电流互传感器的研制及其在智能电网中的应用研究。 Email:xujintao@https://www.sodocs.net/doc/a8895197.html,

高压光纤电流互感器(HIGH VOLTAGE CURRENT OPTIC FIBER SENSOR)

Abstract—Various applications of a fiber optic current sensor are explored. Flexibility and inherent beneficial features of the technology make it appropriate for many applications, including some novel protection applications. These applications include regular high-voltage AC metering and protection, accurate wide dynamic range metering, high voltage DC, high current DC, portable calibration reference, generator monitoring, generator protection, and high-current AC applications. Some novel uses of the technology, including optical summation of currents where conductors are quite large or far from one another, are also discussed. Index Terms-- current measurement, high-voltage techniques, optics, optical current sensor, transducers, optical fiber devices, power measurement. I. I NTRODUCTION PTICAL voltage and current sensors used for high- voltage (HV) and/or high-current (HC) measurements can offer several attractive features. These benefits include ? High accuracy over wide dynamic range, ? Wide bandwidth from dc to > 100th harmonic, ? Light-weight and small size: ? Excellent seismic performance, ? Safe, easy, flexible, and cost-effective installation, ? User-adjustable turn-ratio, ? No CT saturation, ? Excellent phase accuracy, ? Voltage and current sensing in one device, and ? Safety & environmental benefits: ? No oil or SF6, ? No open secondaries, ? No ferro-resonance, and ? Galvanic isolation from HV line. Fiber-optic current sensors offer additional advantages of flexible form factor, “window-CT” design, and ability to measure very high currents. The combination of all these features creates a great deal of flexibility in the use of optical voltage and current sensors. In other words, the same optical products or technology can be used for several applications where traditionally different types of products or even F. Rahmatian is with NxtPhase T&D Corp., Vancouver, BC V6M 1Z4 Canada (e-mail: frahmatian@https://www.sodocs.net/doc/a8895197.html,). J. N. Blake is with NxtPhase T&D Inc., Phoenix, AZ 85027 USA (e-mail: jblake@https://www.sodocs.net/doc/a8895197.html,). different technologies were used. In this paper we provide a review of this application flexibility for a fiber optic current sensor (NXCT) technology. II. A PPLICATIONS The NXCT uses an in-line fiber optic interferometric design described in detail in [1] and [2]. The sensing head is in the form of an optical fiber encircling the current carrying conductor in a full turn or several turns. It effectively and accurately integrates the magnetic field around the current carrying conductors that it encircles, via the Faraday Effect, measuring the net current through its aperture. The sensing fiber can be packaged in fixed size windows or in a flexible cable. Figure 1 shows a 362 kV class NXCT with several primary conductor connection options for used in air-insulted substations (AIS). The sensing fiber packaging is the same for all these configurations, and the window aperture is 110 mm in diameter, rated for 4000 A continuous operation. The options shown use different clamps for holding the primary conductor. Figure 1.b shows a flat conductor bar, supplied for connection to standard 4-hole or 6-hole NEMA connections. Figure 1.c shows the dual cable clamp option, allowing the user to run cables through the CT and reduce the number of HV current carrying connections, which are a source of heat and reliability issues for HC CTs. Figure 1.d, shows yet another clamp option, for mounting the NXCT on a 4” solid bus in the substation. In addition to saving on electrical interfaces at high voltage and high current, this option (suspension) can allow elimination of civil work and costs associated with pedestal-mount CTs and can be very attractive in seismically active regions. Figure 2 shows 145 kV class optical CTs, mounted conventionally, using the 6-hole NEMA conductor bar. In this application, high accuracy (0.15S class) over a wide dynamic range was the main motivation for using the NXCT. The optical current sensor can offer better than 0.15% class accuracy from 0.1% to 200% of rated current [3]. Energy measurements where wide dynamic range is required, e.g., with Independent Power Produces (IPPs) and wind farms, are ideal applications for the NXCT due to its linearity. Figure 3 shows 72 kV class NXCTs, mounted horizontally from other substation structures. In this case, the light weight (<65 kg), solid insulation (no oil to leak), and high accuracy features combined to provide a very cost-effective solution for Applications of High-V oltage Fiber Optic Current Sensors Farnoosh Rahmatian, Member, IEEE-PES, and James N. Blake O ? 2006 IEEE. Reprinted with permission from the 2006 IEEE PES General Meeting. This material is posted here with permission of the IEEE. Such permission of the IEEE does not in any way imply IEEE permission to reprint/republish this material for advertising or promotional purposes or for creating new collective works for endorsement of any of NxtPhase's products or services. Internal or personal use of this material is permitted. However resale or redistribution must be obtained from the IEEE by sending a blank email message to pubs-permissions@https://www.sodocs.net/doc/a8895197.html,. By choosing to view this document, you agree to all provisions of the copyright laws protecting it.

NAEG系列全光纤电流互感器介绍V

N A E G系列全光纤电流互 感器介绍V Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

NAE-GL系列 全光纤电子式电流互感器应用与校验

目录

1 NAE-GL系列产品的总体方案 总体方案 对于数字化变电站过程层的传感设备主要包括三个部分内容：电子式电流互感器，电子式电压互感器和合并单元，如图所示。而对于电子式电流、电压互感器而言也分别包括了传感部分和电气部分。 目前市场上电子式电流互感器产品主要有低功耗线圈实现的电子式电流互感器（LPCT）、用罗氏线圈来实现的有源型电子式电流互感器、磁光玻璃实现的电子式电流互感器以及基于全光纤的电子式电流互感器等几类，都有一些实际运行或挂网的经验；电子式电压互感器的产品主要有电容分压式电子互感器，电感变压式电子互感器两类，工程化过程中也有一些实际运行的经验。 图过程层传感设备功能块框图

全光纤电子式互感器应用功能与连接 图示出了过程层传感设备应用功能与连接示意图。可以看出，电流光纤敏感环通过光纤与电流电气单元相连接，电压敏感源通过屏蔽电缆（对电容分压式电子互感器而言）或光缆（对光晶体作为敏感源而言）与电压电气单元相连。电气单元一方面接受来自合并单元的同步时钟信号对数据进行同步，另一方面将测定的数据传送到合并单元中。电气单元还留有通讯接口，用于同当地的手持验证终端进行信息交换，用来查验电流、电压的数值等数据。合并单元接受来自外部的时钟对时信号，也发出多路时钟同步信号用于电气单元内数据同步；合并单元接受来自多路电气单元的数据，处理后输出多路数据信号用于相关的保护和测量等使用。

基于法拉第效应的光纤电流传感器

基于法拉第效应的光纤电流传感器 摘要：光纤电流传感器是一种新型的电流传感器，与电磁式电流互感器相比，基于光学、微电子、微机技术的光纤式电流传感器(OFCT)，具有无铁心、绝缘结构简单可靠，体积小、重量轻、线性度好、动态范围大、无饱和现象，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点。这些优点既满足、推动了电力系统的发展，而且应用前景十分广阔。光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础、以光纤为介质的新兴电力计量装置，它通过测量光波在通过磁光材料时其偏振面由于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度来确定被测电流的大小。传感头是光纤电流传感器最为重要和关键的部件。分析了全光纤型和混合型光纤电流传感器传感头的结构和工作原理，对改进光纤电流传感器的设计，提高光纤电流传感器的性能具有重要的指导作用。 关键词：光纤电流传感器、光纤回转仪、法拉第磁光效应

正文： 近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 1、光纤传感器概述 光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。 光纤传感器灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。所以说光纤传感器可以很好的用于磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。 2、光纤电流传感器 2.1光纤电流传感器概述 光纤电流传感器是一种新型的电流传感器，与电磁式电流互感器相比，基于光学、微电子、微机技术的光纤式电流传感器(OFCT)，具有无铁心、绝缘结构简单可靠，体积小、重量轻、线性度好、动态范围大、无饱和现象，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点。这些优点既满足、推动了电力系统的发展，而且应用前景十分广阔。 当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l 的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。1845年由M.法拉第发现。 由于光在光纤中，一边反射，一边行进，偏振波相应于曲线的形状会出现旋转。针对此现象，在光纤的一端设置一块镜面导致光纤中光线的往返，借助光的来回往返，成功补偿和解决了偏振波的旋转问题。将铅玻璃光纤用于传感器元件，并结合利用镜面的方法，只需把光纤卷绕在载流导体上，用于电流计测的反射型传感器就基本完成。其次，开发了调制程度的平均处理与信号处理方式，这有利于特性的稳定及噪音的抑制。此外，对光源、受光元件、信号传输光纤等种类与传感器特性的关系进行了研究，

电流互感器介绍(典藏版)

电流互感器

一．基本概念和基本原理 1．基本概念 互感器：一种变压器，供测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器用。 电流互感器：一种互感器，在正常使用条件下其二次电流与一次电流实质上成正比，而其相位差在联结方法正确时接近于零的互感器。 电流互感器主要分为两大类：测量级互感器和保护级互感器。 电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的线路电流变换成较小的标准电流值，一般是5A或1A，这样可以减小仪表和继电器的尺寸，简化其规格，有利于这些设备的小型化、标准化，所以说电流互感器的主要作用是： a. 传递信息供给测量仪表、仪器或继电保护、控制装置； b. 使测量、保护和控制装置与高电压相隔离； c.有利于测量仪器、仪表和保护、控制装置的小型化、标准化。 测量级互感器：专门用于测量电流和电能的电流互感器。 如：3、1、、、、、、、、、、1M、2M 保护级互感器：专门用于继电保护和自动控制的电流互感器。 如：5P、10P、C类互感器（如C800）、5PR、10PR、PX、X、PS、PL 、TPX、TPY、TPS 铁心开气隙的目的：控制剩磁 铁心需开气隙的电流互感器：5PR、10PR、TPY 执行标准： 国标：GB 1208-2006 电流互感器 GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求 国际标准：IEC 60044-1、IEC 60044-6 其它国家标准：IEEE/、CAN3-C13、AS 、BS等

600/1A的CT二次匝数为600÷1=600

3．套管型电流互感器的基本参数及基本常识 额定电流比： 例1：300-400-600/5A，即表示此互感器有三个变比，其额定一次电流分别为300、400及600A，额定二次电流为5A，二次匝数应分别为60、80及120匝。 S1-S2：300/5、60匝 S1-S3：400/5、80匝 S1-S4：600/5、120匝 例2：600/5MR、C800 （美国标准IEEE Std ） MR：多变比 C类互感器：相当于10P20 800：二次端电压（V） C800：相当于10P20、200V A 出线标记――X2-X3 50/5 10匝 X1-X2 100/5 20匝 X1-X3 150/5 30匝 X4-X5 200/5 40匝 X3-X4 250/5 50匝 X2-X4 300/5 60匝 X1-X4 400/5 80匝 X3-X5 450/5 90匝 X2-X5 500/5 100匝 X1-X5 600/5 120匝 20匝10匝50匝40匝 X1X2X3X4X5 准确级要求

光纤电流传感器

引言 近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 1 光纤电流传感器 1.1 光纤电流传感器概述 光纤电流传感器是一种新型的电流传感器，与电磁式电流互感器相比，基于光学、微电子、微机技术的光纤式电流传感器（OFCT），具有无铁心、绝缘结构简单可靠，体积小、重量轻、线性度好、动态范围大、无饱和现象，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点。这些优点既满足、推动了电力系统的发展，而且应用前景十分广阔。 当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V 称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。1845年由M.法拉第发现。 由于光在光纤中，一边反射，一边行进，偏振波相应于曲线的形状会出现旋转。针对此现象，在光纤的一端设置一块镜面导致光纤中光线的往返，借助光的来回往返，成功补偿和解决了偏振波的旋转问题。将铅玻璃光纤用于传感器元件，并结合利用镜面的方法，只需把光纤卷绕在载流导体上，用于电流计测的反射型传感器就基本完成。其次，开发了调制程度的平均处理与信号处理方式，这有利于特性的稳定及噪音的抑制。此外，对光源、受光元件、信号传输光纤等种类与传感器特性的关系进行了研究，而且，慎重选择了旨在降低成本和实现小型化的传感器制作技术。目前，光纤传感器技术正朝实用化的方向进展，以适应电力系统的广泛需求。 1.2 光纤电流传感器的结构 光纤电流传感器主要由传感头、输送与接收光纤、电子回路等三部分组成，如图1所示。传感头包含载流导体，绕于载流导体上的传感光纤，以及起偏镜、检偏镜等光学部件。电子回路则有光源、受光元件、信号处理电路等。从传感头有无电源的角度，可分为无源式和有源式两类。

电流互感器介绍(典藏版)

电流互感器 基本概念和基本原理 1．基本概念 互感器：一种变压器，供测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器用。 电流互感器：一种互感器，在正常使用条件下其二次电流与一次电流实质上成正比，而其相位差在联结方法正确时接近于零的互感器。 电流互感器主要分为两大类：测量级互感器和保护级互感器。电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的线路电流变换成较小的标准电流值，一般是5A或1A ,这样可以 减小仪表和继电器的尺寸，简化其规格，有利于这些设备的小型化、标准化，所以说电流互感器的主要作用是： a. 传递信息供给测量仪表、仪器或继电保护、控制装置； b. 使测量、保护和控制装置与高电压相隔离； c. 有利于测量仪器、仪表和保护、控制装置的小型化、标准化。 测量级互感器：专门用于测量电流和电能的电流互感器。

女口：3、1、0.5、0.2、0.1、0.5S、0.2S 0.1S、0.3、0.6、1.2、1M、2M 保护级互感器：专门用于继电保护和自动控制的电流互感器。 女口：5P、10P、C 类互感器（如C800）、5PR、10PR、PX、X、PS PL、TPX、TPY、TPS 铁心开气隙的目的：控制剩磁 铁心需开气隙的电流互感器：5PR、10PR、TPY 执行标准： 国标：GB 1208-2006 电流互感器 GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求 国际标准：IEC 60044-1、IEC 60044-6 其它国家标准：IEEE/C57.13、CAN3-C13、AS 60044.1、BS 等

型号说明: 2. 基本原理 P1-P2:互感器的原边，即一次绕组。 套管型电流互感器：一次绕组匝数为 1匝（即高压套管）； 独立式电流互感器：一次绕组为1匝或多匝（如供上海ABB 产品、间隙电流互 感器）。 S1-S2:互感器的副边，即二次绕组。 Rct :互感器二次绕组直流电阻（折算到 75C ）； Z :额定二次负荷，用VA 或Ω表示，功率因数cos φ =0.8（没有特殊指定时）； 套管型电流互感器常用计算公式： 额定二次匝数Z 2=额定一次电流÷额定二次电流 女口： 600/5A 的 CT 二次匝数为 600÷ 5=120 600/1A 的CT 二次匝数为600÷仁600 3. 套管型电流互感器的基本参数及基本常识 3.1额定电流比： 51 52 I2 RCt '般为 5A 或 1A JL Z 压匝 T

NXCT全光纤电流互感器引领新潮流

２０１０年第９ 期 ＮＸＣＴ全光纤电流互感器引领新潮流 “十大电气创新”专刊 由阿海珐输配电互感器（上海）有 限公司生产的ＮＸＣＴ全光纤电流互感器 技术源于美国Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司先进的光 纤陀螺导航技术，该技术通过对地球磁 场的精确测量来为军用飞行器提供导 航。为使这项尖端军用技术能够在民用 领域有所应用，Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司对该技 术进行了改良，该技术如今已在新一代 民用飞机如波音７７７等飞行器上广泛使 用。在１９９７年第一套　全光纤电流互感器 在美国Ｃｈｏｌｌａ发电厂投入使用后，全光 纤电流互感器的研发团队和Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ 公司共同组建了Ｎｘｔｐｈａｓｅ　Ｔ＆Ｄ　公司， 专注全光纤电流互感器的技术推广和技 术完善，经过２０多年的技术创新和１０多 年的产品运行经验积累，公司已拥有全 光纤电流互感器有关的技术和应用专利 ４０多项，该团队也是全球公认的全光纤 电流互感器技术的领导者。 为了在智能电网方面提供完整的解 决方案，阿海珐输配电公司于２００９年初 收购了Ｎｘｔｐｈａｓｅ　Ｔ＆Ｄ公司，并开始在全球范围内推广这一先进技术。到目前为止，在北美和欧洲等２３个国家共有１０７３套系统已经投入运行，电压等级覆盖３６ｋＶ到５５０ｋＶ，包括高压交流和高压直流应用、超大直流电流应用和ＧＩＳ应用等。ＮＸＣＴ全光纤电流互感器采用法拉第磁光效应原理，对电流通过导体时产生的磁场进行直接的测量，这种测量没有饱和现象，避免了常规电磁式电流互感器铁心在电力系统故障状态下的铁心饱和。而在高压测无任何电子元器件和户外无源的运行方式，也完全避免了其他类型电子式互感器高压侧采集模块需要激光供能所带来的使用寿命和维护问题。与常规充油或充气的电流互感器相比ＮＸＣＴ全光纤电流互感器具有尺寸小、重量轻的优势，即使在那些占地紧凑的变电站或更换设备受空间限制的场合，都能顺利的安装使用；其良好的抗震性能，能应对各种极端天气和一些气象灾害的影响；其动态范围宽的特性使其能同时满足高精度计量和保护的双重需求；而对高达１００ 次电网谐波和相角的精准测量，可为智能电网提供可靠的基础信息。ＮＸＣＴ全光纤电流互感器以其无可比拟的优点和标准化数字输出使其成为数字变电站中重要的组成部分。ＮＸＣＴ全光纤电流互感器一在中国市场上推出，在短短的半年时间内就获得了不少订单。上海市电力公司、深圳南瑞公司、国家电网青岛午山２２０ｋＶ变电站智能化改造项目、西安西电开关电气有限公司、国网电科院柔性直流输电示范工程等项目纷纷选用ＮＸＣＴ全光纤电流互感器，仅这几个项目就采用了２０多套ＮＸＣＴ全光纤电流互感器。■

电流互感器工作原理

电流互感器 1、原理 一次电流I １流过一次绕组，建立一次磁动势 （N 1I 1），亦被称为一次安匝，其中N 1为一次绕组的匝数；一次磁动势分为两部分，其中小一部分用于励磁，在铁心中产生磁通，另一部分用来平衡二次磁动势（N 2I 2），亦被称为二次安匝，其中N 2为二次绕组的匝数。励磁电流设为I 0，励磁磁动势（N 1I 0），亦被称为励磁安匝。平衡二次磁动势的这部分一次磁动势，其大小与二次磁动势相等，但方向相反。磁势平衡方程式如下： 120121I N I N I N ? ? ? += 在理想情况下，励磁电流为零，即互感器不消耗能量，则有 12120I N I N ? ? += 若用额定值表示，则 1212 N N I N I N ? ? =- 其中1N I ? ，2N I ? 为一次、二次绕组额定电流。

额定一次、二次电流之比为电流互感器额定电流比，12N N N I K I = P 1 1I ? P 2 2 I ? Z B 电流互感器工作原理 E 2 11I N ? 22I N ? 22I N ? - 01I N ?

电流互感器的等值电路如下图所示： Z 1 Z 2 1 I ? 2I ? ? Z M 2U ? Z B ' 1 E ? 2E ? 根据电工原理，励磁电流在铁心中建立主磁通，它穿过一次、二次绕组的全部线匝。由于互感器铁心有磁滞和涡流损耗，励磁电流的一部分供给这些损耗，称为有功部分，另一部分用于励磁，称为无功部分。所以励磁电流与主磁通相差角，这个角称为铁损角。主磁通在二次绕组中感应出电动势2E ? ，相位相差90（滞后）；则： 222()B E I Z Z ? ? =+ 式中 Z 2---二次绕组的内阻抗， Z 2= R 2 +ｊＸ2

全光纤电流互感器研究_裴焕斗

第22卷第4期电子测量与仪器学报Vol122N o14 #34#JOUR N AL OF ELECTRON IC M EA SURE M ENT AN D I N STRU M ENT2008年8月 本文于2007年4月收到。全光纤电流互感器研究裴焕斗祖静陈鸿 (电子测试技术国家重点实验室,中北大学信息与通信工程学院,太原030051) 摘要:介绍了全光纤电流互感器工作原理,分析了光电探测器输出信号的特点,提出了在正弦调制下的数字相关检测方法,消除了光强、调制深度变化的影响,并阐述了测量原理、处理方法以及相关处理电路和软件的设计思路,将数据处理引入的延时缩短到小于300L s的范围,提高了响应速度。实验结果表明,最大比差为0104998%,线性度达到019999824,达到了012级准确度的要求。 关键词:全光纤电流互感器,相关检测,谐波,比差 中图分类号:TM452文献标识码:A国家标准学科分类代码:46014020 Research on All F iber-optical Current Transducer PeiH uandou Zu Jing Chen H ong (N ationa lK ey Labo ra t o ry For E lectronic M easurement T echno logy,T a i yuan030051Ch i na School o f In f o r m ati on and Co mmun ica ti on Eng i neer i ng,N orth U n i versity o f Chi na,Shanx iT a i yuan030051,China) Abst ract:The pr i n ciple of A ll F i b er-Optica l Curren t Transducer(AFOCT)is i n troduced1By ana l y zing t h e character i s tics of pho to-detector output signa,l a digita l correlati v e detection sche m e based on sine w ave m odu lation and de modulati o n i s put fo r w ard,w hich eli m inates the i n fl u ence o f light i n tensity change and m odulation depth change1The m easure m ent princ i p le,processi n g m ethod and the design ideas o f related circuits and soft w are are a-l so discussed1The delay caused by data processing is reduced to less than300L s,w hich i m proves the response speed o f the total syste m1Experi m enta ldata sho w t h at the m ax i m u m rati o error is0104998%and t h e li n earity is up to019999824,wh ich m eets the prec isi o n requ ire m ent o f012class1 K eyw ords:AFOCT,corre lative detection,har m on ic,ratio err o r1 1引言 目前,随着电力工业的迅速发展,电力传输系统容量不断增加,运行电压等级越来越高,我们不得不面对棘手的强大电流的测量问题,一次仪表和二次仪表之间的电绝缘和信息传递的可靠性要求可能使传统的测量手段无用武之地。而在高电压、大电流和强功率的电力系统中,测量电流的常规技术所采用的以电磁感应原理为基础的电流传感器(简称为CT)暴露出一系列严重的缺点:绝缘困难、制造成本高、体积大、重量重、以及由于CT固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄和有油易燃易爆等缺点,已难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电力数字网等发展的需要[1-3]。 全光纤电流互感器是以Faraday磁光效应为原理来测量电流。因为采用光纤作为传感介质,所以在绝缘性、抗电磁干扰、可靠性等方面比传统的电磁式电流互感器有很大的优势,而且它不含有交流线圈,不存在开路危险。本文首先分析了全光纤电流互感器的工作原理以及光路输出信号的特点,给出了系统配置结构,讨论了信号处理的方法,并给出了实用的处理电路和软件框图。 2全光纤电流传感器的系统配置 全光纤电流互感器系统配置框图如图1所示,系统采用全光纤结构。光路主要由SLD光源、分束

光纤电流互感器原理及应用研究--

光纤电流互感器原理及应用研究

光纤电流互感器原理及应用研究 【摘要】光纤电流互感器可分为两大类，一类是光电式电流互感器；另一类则为磁光式电流互感器。分别介绍了这两种光纤电流互感器的原理，并介绍了光纤电流互感器的应用研究现状及发展前景。 【关键词】电磁式电流互感器光电式电流互感器磁光式电流互感器法拉第磁光效应全光纤型电流互感器应用研究 【引言】 电流互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备，其精度及可靠性与电力系统的安全、可靠和经济运行密切相关。然而随着电力工业的发展，电力传输系统容量不断增加，运行电压等级也越来越高，目前我国电网的最高电压等级已达500 kV,下一个电压等级也许是750 kV或1000 kV。此时，传统的电磁式电流互感器暴露出一系列严重的缺点随着电力系统向大容量、高电压的方向发展，对电力设备提出了小型化、自动化、高可靠性的要求。传统的电磁式电流互感器已经越来越不能适应这个发展趋势，因此有必要开发和研制新型的光纤电流互感器。 【正文】 1 电磁式电流互感器的缺陷 传统的电磁式电流互感器暴露出一系列严重的缺点：电流互感器的绝缘结构将非常复杂，造价也会急剧增加；由于电磁感应式电流互感器所固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃易爆等缺点，已难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电力数字网等的发展需要。 寻求更理想的新型电流互感器已势在必行，目前注意力已集中到光学传感技术，即用光电子学的方法来发展所谓的光纤电流互感器。 2 光纤是传播信号的良好介质[1] 光纤作为信号传输介质具有以下优点：损耗低、频带宽；重量轻；无电磁感应；绝缘性能好；弯曲性好；价格便宜。由于光纤信号传输的无电磁感应性及其良好的绝缘特性，所以光纤是较好的连接高电压与低电压系统的介质。 3 光纤电流互感器 光纤电流互感器是利用电子学、光电子学、光纤传感技术及数字信号处理等现代高科技手段研究成功的一种光、机、电一体化设备，是常规电磁感应式电流互感器（CT）的更新换代产品。与常规CT相比较，它具有体积小、重量轻（只有常规CT重量的1/10）、成本低、抗电磁干扰能力强、不存在磁饱和、磁滞效应、铁磁谐振、易燃易爆及二次侧开路后产生的高电压等问题，还有安装运输方便、维护简单、与现代光通信兼容等优点，是未来我国及世界各国220kV、330kV、500kV以及更高电压等级电力系统中电能计量、继电保护、控制与监视等必不可少的核心部件。 3.1 光电式电流互感器(OECT)[2] 传统的电流互感器(TA)是将一次侧电流信号通过电磁感应传到二次侧，而OECT则利用光纤将一次侧的电流信号传输到低压侧的数据处理系统。OECT的具体测量原理如图1所示。对电流采样采用铁心线圈(或空心线圈)，然后将采样来的电流信号进行电—光转换，转