第7章_電壓電流互感器-文庫(kù)吧
2025-04-07 09:19 本頁(yè)面
【正文】 壓等，都嚴(yán)重地制約了電力工業(yè)的發(fā)展，開發(fā)出新型的光電式電流互感器已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外電力工業(yè)的研究熱點(diǎn)。隨著光電子學(xué)的發(fā)展和成熟，國(guó)內(nèi)外很多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)開始投入精力研究光電式電流互感器，發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)取得了很大進(jìn)步。 光電電流互感器原理 ? 目前在光纖電流互感器研究領(lǐng)域主要有三個(gè)研究方向： ； ； 。 ? ? 該類互感器的傳感頭一般基于法拉第 (Faraday)效應(yīng)原理，即磁致光旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)一束線偏振光通過(guò)放置在磁場(chǎng)中的法拉第磁光材料后，若磁場(chǎng)方向與光的傳播方向平行，則出射線偏振光的偏振平面將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，即電流信號(hào)產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)偏振光波的偏振面進(jìn)行調(diào)制，此時(shí) V H l??? lHV?式中， 為偏振面的偏轉(zhuǎn)角； 為光通過(guò)介質(zhì)的路徑長(zhǎng)度； 為磁場(chǎng)強(qiáng)度 ； 為磁光材料的特性常數(shù) —— (Verdet)費(fèi) 爾德常數(shù)，它與介質(zhì)的性質(zhì)和波長(zhǎng)、 溫度有關(guān)。如果 角能夠被檢測(cè)出， 則可測(cè)得磁場(chǎng)強(qiáng)度。 ? 而磁場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)線流過(guò)的電流之間滿足安培環(huán)路定律，式中表示電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)回路半徑，因此，就可由 ? 求出被測(cè)電流的大小和相位。 )2/( RIH ??)/(2 LVRI ?? ??基于法拉第效應(yīng)原理的無(wú)源型光電電流傳感器系統(tǒng) 光源 起偏器Faraday傳感頭檢偏器 信號(hào)檢測(cè) 與處理磁場(chǎng)0II 光源發(fā)出的光經(jīng)起偏器后變成線偏振光，線偏振光經(jīng)過(guò)位于電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的磁光材料后偏振方向受到磁場(chǎng)調(diào)制，經(jīng)過(guò)檢偏器后由信號(hào)檢測(cè)與處理單元進(jìn)行強(qiáng)度探測(cè)和信號(hào)處理。 圖 73 法拉第電流互感器原理圖 ? 無(wú)源型結(jié)構(gòu)是近年來(lái)比較盛行的，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且完全消除了傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)元件，無(wú)磁飽和問(wèn)題，充分發(fā)揮了光電互感器的特點(diǎn)，尤其是在高壓側(cè)不需要電源器件，使高壓側(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，工作壽命長(zhǎng)。 ? 光學(xué)晶體型電流互感器的缺點(diǎn)是光學(xué)器件制造難度大，測(cè)量的高精度不容易達(dá)到。尤其是此種電流互感器受費(fèi)爾德 (Verdet)常數(shù)和線性雙折射影響嚴(yán)重。而目前尚沒(méi)有更好的方法能解決 Verdet常數(shù)隨溫度變化而出現(xiàn)的非線性變化即系統(tǒng)的線性雙折射問(wèn)題。 有源型 ? 有源型又可以稱為混合型，所謂有源型光電電流互感器乃是高壓測(cè)電流信號(hào)通過(guò)采樣傳感頭將電信號(hào)傳遞給發(fā)光元件而變成光信號(hào)，再由光纖傳遞到低電壓側(cè)，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)后輸出。有源型光電電流互感器不用光學(xué)器件作為敏感元件測(cè)量電流，而是把光纖作為信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)，這樣，一方面可以容易地實(shí)現(xiàn)互感器高低壓之間的電氣隔離，另一方面又克服了采用光學(xué)敏感元件帶來(lái)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。 有源型 ? 互感器采用 Rogowski線圈作為檢測(cè)電流的傳感頭。 Rogowski線圈一般是在非磁性骨架上纏繞一定圈數(shù)的導(dǎo)線 (常采用康銅絲 )，然后將繞制好的空心線圈套在電力母線上。套在電力母線上的 Rogowski線圈的感生電動(dòng)勢(shì)是電力母線電流微分的一個(gè)比例系數(shù)，所以為了恢復(fù)被測(cè)電力母線電流的幅值和相位信息，需要將Rogowski
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