电能计量新技术应用—数字电能计量技术

激光供能方式存在的问题：
1. 光电转换器(光电池)效率不高(30%~40%)，激光二极管输出功率受到限制（ 0.5~1W）； 2. 光电转换器件造价较昂贵，且大功率激光二极管的寿命有限，长期工作在驱动 电流比较大的状态容易退化，工作寿命降低。
CT供电方式存在的问题：
1. 大电流时的散热问题，一次电流过大时，容易引起二次导线发热，严重时可以 导致二次导线烧毁； 2. 死区问题，再一次导线电流较小时，CT供电无法正常工作。
二、电子式电流互感器
有源电子式互感器的供电方式总结
功电方式
供电原理
主要缺点
CT供电
利用特殊CT从母线上感应电压，经整 散热（大电流）
流、滤波、稳压后供电
死区（小电流）
电容分压供电
利用电容分压，经整流、滤波、稳压 后供电
电气隔离
激光供电 组合供电
低压侧通过光纤传输光能，由光电池 能量有限/
将光能专为电能（最大功率1W）
LPCT
罗可夫斯基线 圈电流互感器
RCT
Faraday电磁感应原理
低频与高频都存在
铁心线圈
空心线圈
饱和 差
没有 中
光学电流互感器OCT
Faraday磁旋光效应 高频存在 玻璃(晶体) 镀膜玻璃 光纤线圈 没有 好
二、电子式电流互感器
铁心线圈低功率电流互感器
• VS 与被测电流 I 成正比
B
电流-电压转换器
传输系统
二次转换器 供合并单元用
MR
IV
S1
二次转换器 模拟量电压出
MR
EF S2
二次电源
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
一、电子式互感器概述
电子式互感器按原理划分：
电流互感器
法拉第电磁 感应原理
Rogowski 线圈
低功率线圈
有源式
电容分压
电压互感器 电
子
电阻分压
式
互 感
法拉第磁旋 光效应
铁心线圈低功率电流互感器
对电磁式电流互感器的改进
二、电子式电流互感器
罗可夫斯基空心线圈电流互感器
B
线圈感应电压
空心线圈
被测电 流
e(t)ຫໍສະໝຸດ Baiduk(dI)
dt
dt
电流 I
• 空心线圈的感应电压与被测电流的导数
e (t)
成正比（ Rogowski，1912年）
四条基本假设：1. 二次绕组足够多； 2. 二次绕组在一定的圆形非磁性材料骨架上对称均匀； 3. 每一匝绕组形状完全相同； 4. 每一匝绕组所在平面穿过骨架所在的圆周的中心轴
低功电（率流LP铁互C心感T）线器圈电能计量新自 电技(A适 流量术O应 互技C应T光 感术用）学 器—数字电能计光学(电OC流T互）感器
全光纤电流互感器 (FOCT）
二、电子式电流互感器
主要类别 传感原理 关于频带的结论
材料结构
关于饱和的结论 总结论
电子式电流互感器的品质
低功率铁心线 圈电流互感器
电能计量新技术应用 ——数字电能计量技术
XX
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
汇报内容
一、电子式互感器概述 二、电子式电流互感器 三、电子式电压互感器 四、组合型电子式电流/电压互感器 五、采集器与合并单元 六、电子式互感器的试验与测试 七、电子式互感器与智能变电站 八、电子式互感器的典型应用工程
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
一、电子式互感器概述
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
一、电子式互感器概述
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
一、电子式互感器概述
➢电压等级越高电子式互感器优势越明显 ➢中低电压等级使用电子式互感器意义不大
• 安全优势： • 绝缘结构简单，无爆炸、无二次开路危险 • 成本优势： • 220kV以上时，绝缘成本大幅降低 • 大量采用光纤，成本低 • 性能优势： • 动态范围大，无死区，频带响应宽
成本/寿命
CT供能（或电容分压供电） +激光供电
供能系统复杂 切换问题
二、电子式电流互感器
有源电子式电流互感器的实现方案
LPCT
空芯线圈 远端模块
二、电子式电流互感器
CT供电+激光供能方式存在的问题： 1. 线路检修后合闸时，CT供能需要一个较长的建立 时间，此时只能靠激光供能，若此时激光二极管失 效，互感器将不能工作，建议采用2个激光二极管， 一主一备； 2. CT和激光二极管的切换控制必须有一个合理的供 电无法正常工作。控制策略，不能出现供能的“真空 ”。
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
一、电子式互感器概述
P1
电子式互感器基本结构：
P2
一次电流 传感器
一次 转换器
一次电源
• 按一次传感部分是否需要供电划分 – 有源式电子互感器 – 无源式电子互感器
• 按应用场合划分 – GIS结构的电子互感器 – AIS结构(独立式)电子互感器 – 直流用电子式互感器
高阻
R VS
Rb
铁芯线圈
电流I
特点：1. 提供电压输出； 2. 低功率互感器； 3. 动态范围大； 4. 体积小。
Vs
Rsh
Np Ns
I
二、电子式电流互感器
铁心线圈低功率电流互感器
传统电磁式电流互感器
I sr
Np Ns
I pr
I/I变换
具备低功率输 入接口的设备
Vsr
Rsh
Np Ns
I pr
I/V变换
电能计量新技术应用—数字电能计 量技术
二、电子式电流互感器
电子式电流互感器的基本类型
法拉第 (Michael Faraday) 1791年－1867年
电原理ECT
光原理ECT
Faraday 电磁感应原理
Faraday 磁旋光效应
赛格耐克效 应
空心线圈
铁心线圈
开环块状 磁光玻璃
闭环 磁光玻璃
光纤环
罗可夫斯基线圈 电流互感器 （RCT）
二、电子式电流互感器
有源电子式电流互感器技术难点：高压侧电子电路供能问题
供能方案：1. 利用CT从输电电路上取电能；(常用，较成熟)
2. 利用电容分压器从母线上取电能；(一般用于组合型) 3. 蓄电池供能；(常用作辅助电源) 4. 激光供能方式。(常用，一般与CT取能配合使用)
5. CT供电+激光供能(当前广泛采用的方案)
磁光玻璃型
器
电流互感器
赛格耐克 效应
全光纤型
无源式
普克尔
效应型
电压互感器
电能计量逆新压技电术应用—数字电能计 效应型量技术
一、电子式互感器概述
一、电子式互感器概述
电子式互感器定义： 是具有模拟量电压输出或数字量输出，供频率15Hz~100Hz的电 气测量仪器和继电保护装置使用的电流电压互感器。 电子式互感器具有模拟量输出标准值（如225mV）和数字量输 出标准值（如2D41）。 电子式互感器的精度等级和传统基本一致。