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电子式互感器技术研讨会交流文集 电子式电流互感器挂网运行分析 张伟政胡 博 裴晓锋 任文静 翟 影 魏志华 (郑州祥和集团电气设备有限公司 河南 郑州450016) 摘要：电流互感器是电力系统中较重要的高压设备之一，它被广泛地应用于继电保护、电流测量和电力系统分析． 随着超高压输变电的发展，电力系统朝着数字化、智能化。自动化方向的发展，电子式电流互感器成为国内外研究 的热点，本文主要介绍了电子式电流互感器的工作原理、结构以及挂网运行中的比差。角差的分析． 关键词：电子式电流互感器；罗氏线圈；挂网运行；比差；角差 1 绪论 随着电子技术的发展和进步，大规模集成电路的普及和应用，一种基于现代光电、半导体技术 和计算机技术成就而发展的电气测量的新方法应运而生，即为电子式电流互感器，新型的电子式电 流互感器具有测量精度高、动态电流范围大、频率测量特性宽和绝缘性能高等特点，能够满足表计 和继电保护的数字化。特别是数字化变电站的提出和特高压变电站的建立，电子式电流互感器在变 电站中的应用显得更为重要。 2电子式电流互感器的工作原理及结构 电子式电流互感器(简称ECT)的部件有三部分组成即高压侧传感头部分、光纤支柱绝缘子部 分、低压侧数字处理接受部分。电子式电流互感器是一种数字式的传感器。高压母线中的电流穿过 采样线圈，采样线圈为空芯线圈，即所谓的罗氏线圈，这种线圈没有铁心，具有很好的线性度，即 使在短路电流很大时，也不会饱和，它将产生一个用于继电保护信道的模拟电压信号。这两个模拟 电压信号进入多路模拟数字转换电路，即A／D转换部分；经过A／D转换后，电压的变化将被转变成 为数字脉冲，这一电脉冲信号经过电光变换器件(E／o变换)后，变为光脉冲信号：光脉冲经过处 于绝缘子内部的光纤传到地电位侧。地电位侧的电子转换器件(O／E转换)将光信号还原成为电的 数字信号，经过放大器的放大后进入多路数字模拟转换电路，即D／A转换部分，这样，将得到和母 线电流成正比的电压信号，一个用于电能的计量，另一个用于继电保护。整个原理系统框图如图l 所示： 屯}式A感器挫术研讨台i流文集 o。 图2罗氏电流测量线圈 一次电流传感器采用空芯线圈(Rogowski)由非磁性材料骨架构成，二次绕组缠绕其上．如圉2所 示。该传感器线性度极好，不会饱和亦无磁滞现象，具有良好的稳定性能和暂态响应。空芯线嘲是～种 较成熟的测量元件，广泛地应用在并个领域，它可根据被测电流的变化，感应出被测电流变化的信 号，其特点在于被测电流几乎不受限制，反应速度快，可驯测量前沿上升时间为纳秒轾的电流，且 准确度可优于01％，空芯线圈是在菲磁性材料骨架r．均匀密绕的线圈，根据全电流定律： fH·dl=l则H_12”r所“B=uOH=u01／2”r 再按电磁感应定律efl)=-帅，dt P(n：一Ⅳ业h(生1型 2z 8 啸 则线圈的感应电动势为： 式中，‰=4z×101H／Ⅲ如果Ht尸A·sin(314吼频率为50Hz) E(O-Nu0‘h+In(m以i)+A+314‘／(2+p1)+cos(]14+0 式中卜 导体中流过的瞬时电流，A r Rogow曲线圈的骨架的任意半径 4o_—真空磁导率4^×10-7FUmN——绕组匝数 h——骨架高度．in Ra——骨架外径．m Rj——骨架内径，m 缘于中的光纤传进至二次设备。高压隧所需的辅助电源通常采用激光供电方式，即通过传送信号的光 纤将激光能量送h去，再经光电变换转换为电能供各电子电路工作。 电子式互感器技术研讨会交流文集 3 电子式电流互感器的运行方案 电子式电流互感器挂网运行试验，采用虚拟仪器校验技术，运行现场布置如图3所示。在挂网 运行过程中，需要记录的数据有保护输出、测量输出，标准互感器的二次输出和母线电压。将上述 四路信号输入信号调理电路，由高精度采集卡将它们读入PC机，并由软件实时计算电子式互感器