[實用新型]單傳感雙采樣全光纖電流互感器

有效

• 申請號: 201720814466.4
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN206920502U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王謙;陸宇航;劉勇;趙雪騫;周愷;李春生;秦歡;張祎果;錢夢迪;蔡瀛淼;楊博;葉寬
• 申請（專利權）人: 劉勇
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種智能變電站用無源電子式電流互感器，特別是涉及了一種基于單傳感雙采樣技術的全光纖電流互感器及其性能優化與可靠性提升的工作方法。

背景技術

目前電力系統中廣泛采用的是電磁式電流互感器。它的結構類似于變壓器，一次繞組串聯在被測電流線路中，二次繞組與電流測量設備或繼電保護設備串聯，一二次側繞組繞在同一鐵芯上，通過鐵芯的磁耦合實現一次二次側之間電流的轉換。一二次側繞組之間以及繞組與鐵芯之間要采取一定的絕緣措施，以保證一次側與二次側之間的電氣隔離。根據應用場合以及被測電流大小的不同，通過合理改變一二次側繞組匝數比可以將一次側電流值按比例變換成標準的1A或5A電流值，用于驅動二次側電器設備或供測量儀表使用。但隨著電力系統電壓等級的升高以及傳輸容量的增大，傳統的電磁式電流互感器也面臨著諸多問題：

1、絕緣結構復雜、尺寸大、造價高。隨著電壓等級的提高，采用了油紙絕緣和氣體絕緣的方式；在超高壓電網中，采用了串級絕緣的方法。由此可見，隨著電壓等級的提高，電磁式電流互感器的絕緣結構越來越復雜，制造上越來越不方便，造價也越來越高。

2、測量準確度無法滿足。隨著電力系統傳輸容量的增大，傳輸電流以及電流的動態范圍不斷增大，由于磁飽和及磁滯問題造成的電磁式電流互感器測量動態范圍小、頻率響應范圍窄和測量精度不高等問題顯得日益突出。

3、設備安裝、檢修不方便，維護工作量大。由于電磁式電流互感器的體積龐大，重量較重，運輸安裝極為不便，在正常運行時需要絕緣支架支撐，相應的給維修也帶來了不方便。

4、存在潛在的危險。電磁式電流互感器的一二次之間靠電磁變換原理實現能量傳遞，因此一二次之間總是存在著電磁聯系。如果某種原因導致二次側出現開路時，一次側大電流完全成為勵磁電流，就會在二次側感應出高電壓，危及人身與設備的安全。

5、存在電磁干擾的問題。在高壓環境中，電磁式電流互感器的電流信號通過導線傳輸時將受到嚴重的電磁干擾，影響測量準確度。

因此，傳統的電磁式電流互感器已經很難滿足電力系統的發展要求，研究新型的電流互感器勢在必行。隨著光電子技術的日益成熟，電子式電流互感器逐漸成為現代電力行業所需求的新型電流互感器的重要方向。電子式電流互感器作為智能變電站建設的關鍵設備之一，具有舉足輕重的地位。電子式電流互感器具有動態范圍大、頻率響應寬、體積小、質量輕等優點，并且在110(66)kV及以上系統中廣泛采用的數字式輸出，可以方便的進行智能化、自動化控制，是智能變電站建設發展的必然趨勢。

在應用過程中，電子式電流互感器出現了很多的問題，包括隔離開關開合時導致保護誤動、模塊功能失靈等各種各樣的問題，主要類型為絕緣問題、光纖故障、傳感器故障、采集器故障、電磁干擾影響和合并單元故障等問題，這些問題的出現，主要是因為電子式電流互感器在設計和應用時沒有考慮到現場復雜的應用情況以及設計人員對產品的高壓方面的性能考慮不足。

目前應用的電子式電流互感器從測量技術上分為有源電子式電流互感器和無源電子式電流互感器。前者利用空心線圈的電磁感應原理感應一次側電流，然后將信號進行電光轉換后使用光纖傳輸信號，所以高壓側需要提供能量給電光轉換電路；后者則利用偏振光在磁場中的旋光效應，因此在高壓側無需能量供應，成為電子式電流互感器發展的主流方向。特別是全光纖電流互感器，目前電力部門對全光纖電流傳感器需求和使用量較大，但缺少長時間的運行經驗，在實際運用階段全光纖電流互感器的結構由于無法實現單光纖傳感器雙A/D采樣技術，要形成雙A/D備份，就需要用兩個光纖傳感器進行備份，這樣就造成了無源電子式互感器的使用成本高，影響無源電子式電流互感器的推廣應用。

綜上所述，盡管國內外有越來越多的新型電流互感器投入使用或進行現場試運行，但要完全滿足電力系統關于可靠性、精度和測量范圍的要求，還有許多方面需要進一步研究和改進。因此，本實用新型通過對無源電子式電流互感器結構優化設計研究，在保證無源電子式電流互感器穩定性的基礎上，對其結構進行優化，降低其成本，以利于無源電子式電流互感器的推廣和應用。

實用新型內容

針對現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于提供一種基于單傳感雙采樣技術的全光纖電流互感器，對已有全光纖電流互感器的結構進行優化，突破“單傳感、多采樣”的關鍵技術，實現測量用與保護用的同步運行，提高運行穩定性，并降低其工程制造成本，有效保障了電力系統供配電的連續性和可靠性。

為了實現上述目的，本實用新型提出了一種單傳感雙采樣全光纖電流互感器，