电子式互感器

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一、背景知识
电子式电压、电流互感器特点:
n 不含铁芯或含小铁芯,不会出现饱和和铁磁谐振。功 耗小,节电效果显著。
n 体积小、重量轻、精度高、线性好、测量范围宽,克 服了传统电磁式电流互感器的频带窄、响应慢等缺点。
n 电流互感器二次开路时不会产生高电压,电压互感器 二次短路时不会产生大电流,从根本上消除了电力系 统运行中的重大故障隐患,最大程度地保障了人员和 设备的安全。
电子式互感器
一、背景知识
在以上情况下,我公司开发了新一代电压, 电流互感器-电子式电压,电流互感器。
电子式电流互感器采用Rogowski线圈或低 功率小铁心的设计原理。
电子式电压互感器采用电阻、阻容、串联 感应分压的原理。
输出均为小电压信号,可直接与合并单元, 继电保护,仪表装置接口。
电子式互感器
电子式互感器
二、工作原理
罗氏(Rogowski)线圈原理示意图:
非磁性骨架
i(t)
二次绕组
Z
e(t)
电子式互感器
二、工作原理
(2)低功率小铁心线圈原理 小铁芯线圈式低功率电流互感器是传统电磁式电 流互感器的一种发展,小铁心线圈式低功率电 流互感器包含一次绕组小铁心和损耗极小的二 次绕组。二次绕组上连接集成元件Ra,因此, 其二次输出为电压信号。二次电流I2 在集成元 件Ra 上产生的电压降Us,其幅值正比于一次电 流且同相位。而且,互感器的内部损耗和负荷 要求的二次功率越小,其测量范围越宽、准确 度越高。其原理图如下:
隔装置。
▪ 间隔装置接收同步采样脉冲对模拟信号采样,供功能
实现使用,同时也可设计IEC61850-9-1/2标准的采 样值输出接口,与其它智能装置进行数据共享。
▪ 这种方式通常应用于中低压开关柜内。一次信号与二
次信号的绝缘较易解决;间隔装置与电子式互感器距 离较近。
▪ 取消了价格昂贵且寿命较短的激光供能系统,减小了
电子式互感器
二、工作原理
低功率小铁心线圈原理示意图:
电子式互感器
二、工作原理
电子式电压互感器工作原理:
(1)电阻分压原理 电子式电压互感器采用电阻、阻容分压原理,其 输出在整个测量范围内呈线性,其原理图如下:
电子式互感器
二、工作原理
上图中:1—均压电极,Ra—高压臂电阻,Rb— 低压臂电阻,该原理将一次高电压转换成低电 压,经处理后输出符合标准的二次电压。Tv 是 过电压保护装置,一旦出现Rb 损坏,可以限制 二次电压升高保护测量系统。由于高压端与分 压器本体及分压器本体与地之间存在杂散电容, 使分压器产生误差,而且电压分布不均匀。为 改善电压分布、减小分压器误差,在分压器高 压端加屏蔽电极,以补偿分压器对地杂散电容。 同时,在接地端加屏蔽电极,使分压器对地杂 散电容相对固定。
电子式互感器
二、工作原理
有源电子式电流、电压互感器通用框图:
电子式互感器
三、性能比较
电子式互感器
三、性能比较
电子式互感器
四、工程应用
(1)独立型电子式电流互感器在高压测量系统中的 应用,示意图如下:
电子式互感器
四、工程应用
▪ 罗氏线圈、低功率线圈(LPCT)数据采集模
块位于高电位部分;合并单元,保护测控装 置位于低电位部分。
电流电压的同时测量。
▪ 电流传感器采用LPCT及空芯线圈。 ▪ 电压互感器采用电容分压器传感一次电压。 ▪ 采用激光供能与母线取能相结合的方法为采集器供电。
电子式互感器
四、工程应用
(3)基于低功率线圈原理的电子式电流互感器在中低 压测量系统中的应用,示意图如下:
电子式互感器
四、工程应用
▪ 电子式互感器输出为低功率的模拟信号,直接接入间
电子式互感器
2020/11/27
电子式互感器
一、背景知识
研制背景:
▪ 随着IEC61850标准在数字化变电站中的应用,
作为过程层设备的互感器也逐步数字化。
▪ 电子、通信技术的飞速发展使得保护、测控、
计量装置不再需要高功率输出的互感器。
▪ 随着超高压电网的建设,传统互感器存在重
量和体积加大,价格上升,防爆绝缘困难,磁 饱和时输出信号畸变严重等一系列问题。
2020/11/27
电子式互感器
电子式Байду номын сангаас感器
一、背景知识
互感器特点(续):
n 无油或少油设计,环保且提高了安全性,减少了维护 工作量。
n 成本低,见效快,对现有中、低压电气设备的改造具 有现实意义。
电子式互感器
二、工作原理
电子式电流互感器工作原理:
(1)罗氏(Rogowski)线圈设计原理 罗氏线圈是将导线均匀地绕在非铁磁性环形骨架 上,一次母线置于线圈中央,因此绕组线圈与 母线之间的电位是隔离的。由于不存在铁心所 以不存在饱和现象。如果母线电流为i(t),根据 法拉第电磁感应定律,罗氏线圈两端产生的感 应电势: e(t)= -Mdi/dt,其中M为互感系数 罗氏线圈两端产生的感应电势e(t)经过积分器处 理后得到与被测电流成比例的电压信号,经处 理、变换后,即可得到与一次电流成比例的模 拟量输出。
电子式互感器
二、工作原理
(4)串联感应分压器原理 串联感应分压器是由多级不饱和电抗器串联而成 的,输出电压信号从串联在电路中的小电抗上取 出,其原理图如下所示:
电子式互感器
二、工作原理
N1—分压器主绕组,N2—平衡绕组,N3—耦 合绕组。 根据需要,信号可以在高压端取出,也可以在分 压器接地端取出。串联感应分压器是参照串级 式电压互感器原理制成的。平衡绕组和耦合绕 组的作用是保证感应分压器在不同电压、不同 负载(允许范围内)时的各个电抗器单元的磁 势平衡,而使各个单元承受电压均衡。N2、N3 匝数的具体数值必须在初步设计后,又通过测 量各元件分布电压的方法来调整。
▪ 高压系统和低压系统通过光纤解决绝缘问题 ▪ 由专用激光器产生高能激光和取能线圈为采
集模块供电。
▪ 由于成本因素,适用于110kV以上电压等级。
电子式互感器
四、工程应用
(2)独立型电子式电流电压组合互感器在高压测量系 统中的应用,示意图如下:
电子式互感器
四、工程应用
▪ 电流互感器与电压互感器可组合为一体,实现对一次
电子式互感器
二、工作原理
(3)电容分压原理(户外独立式适用) 原理示意图如下:
e(t)= Us*C1/(C1+C2),R>>1/(ωC2)
电子式互感器
二、工作原理
输出电压由C1和C2的容值比决定。这种分压技术来 自传统的电容式电压互感器(CVT),目前采用传 统的电容分压器来获得低压小信号(一般为数伏)。 同上述原理(2)一样要解决C2上电荷释放的问题。
成本,提高了可靠性。
电子式互感器
五、小结
▪ 上述电子式互感器的基本工作原理还是采用经典的法拉第
电磁感应原理,基尔霍夫电流电流定律。
▪ 此类电子式互感器技术融合了现代电子和通信技术,同时
也满足IEC61850-9-1/2,IEC60044-7/8标准对电子式 互感器的要求。
▪ 吸取了常规电流、电压互感器丰富的制造和运行经验,技
术具有一定延续性。
▪ 在采用低功率输出信号后,需要增加额外的措施来保证电
磁兼容性能。
▪ 带来了电流、电压互感器校验标定方法的变革。 ▪ 目前在一定程度上克服了常规电流、电压互感器存在的一
些不足,也是电子式互感器技术的一个发展方向。 电子式互感器
3rew
演讲完毕,谢谢听讲!
再见,see you again
电子式互感器
二、工作原理
(2)阻容分压原理(GIS适用) 原理示意图如下:
电容分压是通过将柱状电容环套在导电线路外面来实 现的,柱状电容环及其等效接地电容构成了电容分压 的基本回路。
电子式互感器
二、工作原理
考虑到系统短路后,若电容环的等效接地电容上积聚 的电荷在重合闸时还未完全释放,将在系统工作电 压上叠加一个误差分量,严重时会影响到测量结果 的正确性以及继电保护装置的正确动作,长期工作 时等效接地电容也会因温度等因素的影响而变得不 够稳定,所以对电容分压的基本测量原理进行了改 进。在等效接地电容上并联一个小电阻R 以消除上 述影响,从而构成新的电压测量电路(阻容分压)。 电阻上的电压Uo即为电压传感头的输出信号: e(t)= RC1du/dt,R<<1/(ωC2)