電子式電流互感器按用途分類

按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.8-2007規(guī)定，電子式電流互感器可分為以下兩類。

（1）測量用電子式電流互感器。在電力系統(tǒng)正常運行時，將相應(yīng)電路的電流變換供給測量儀表、積分儀表和類似裝置的電子式電流互感器。

（2）保護用電子式電流互感器。在電力系統(tǒng)非正常運行和故障狀態(tài)下，將相應(yīng)電路的電流變換供給繼電保護和控制裝置的電子式電流互感器。

根據(jù)IEC和GB/T標(biāo)準(zhǔn)，明確指出電子式電流互感器可分為以下幾類：

（1）光學(xué)電流互感器。是指采用光學(xué)器件作被測電流傳感器，光學(xué)器件由光學(xué)玻璃、全光纖等構(gòu)成。傳輸系統(tǒng)用光纖，輸出電壓大小正比于被測電流大小。由被測電流調(diào)制的光波物理特征，可將光波調(diào)制分為強度調(diào)制、波長調(diào)制、相位調(diào)制和偏振調(diào)制等。

（2）空心線圈電流互感器。又稱為Rogowski線圈式電流互感器?？招木€圈往往由漆包線均勻繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對磁導(dǎo)率與空氣的相對磁導(dǎo)率相同，這是空心線圈有別于帶鐵心的電流互感器的一個顯著特征。

（3）鐵心線圈式低功率電流互感器（LPCT）。它是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展。其按照高阻抗電阻設(shè)計，在非常高的一次電流下，飽和特性得到改善，擴大了測量范圍，降低了功率消耗，可以無飽和的高準(zhǔn)確度測量高達短路電流的過電流、全偏移短路電流，測量和保護可共用一個鐵心線圈式低功率電流互感器，其輸出為電壓信號。

按照電子式電流互感器的輸出信號分類，可以分為以下兩類：

1、模擬量輸出型電子式電流互感器

大多數(shù)電子式電流互感器為模擬量輸出型電子式電流互感器。

2、數(shù)字量輸出型電子式電流互感器

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.8-2007指出：將被測參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量參數(shù)更為合理，原因在于對傳統(tǒng)模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基于有局限的常規(guī)技術(shù)，并非依據(jù)使用被測參量信息的設(shè)備的實際需要。

電子式電流互感器通常具有更高的帶寬，適用于諧波含量較大電流的基波及諧波測量。為了準(zhǔn)確測量功率，還可以采用電壓、電流組合式電子式互感器，因為組合式電子式互感器可以更好的控制電壓電流信號的相位差，提高功率測量的準(zhǔn)確度。

一、兩電平變頻器的輸出電流波形及電壓波形

電流波形接近正弦波，電壓波形為PWM波，圖1中較高的毛刺為過沖電壓，縮短電纜，增加dv/dt濾波器等可以降低或消除過沖電壓。

PWM波低次諧波含量較少，諧波主要集中在載波頻率整數(shù)倍附近。

變頻器的基波頻率記為fs；變頻器的載波頻率記為fc；

那么，N=fc/fs就是載波頻率比。

對于SPWM調(diào)制的三相變頻器中，當(dāng)N為整數(shù)時，不含N-2次以下的諧波。

假設(shè)fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

且諧波頻率為kfc±m(xù)fs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，變頻器的負(fù)載是電機，電機為感性負(fù)載，可以較好的抑制高次諧波，因此，理論上，變頻器的載波頻率比越高，變頻器的輸出電流的諧波含量越少。

二、六脈整流變頻器的輸入電流、電壓波形圖

六脈整流變頻器輸入電流波形含有較大的諧波，其諧波主要為6k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。類似的，12脈整流的輸入電流的諧波主要為12k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

假設(shè)變頻器未P脈整流，那么，變頻器的輸入電流中，不包含P-1次以下的諧波，其諧波主要為Pk±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

三、變壓器空載輸入波形

上圖為單相變壓器的空載輸入波形圖，圖中電流波形畸變較大，根據(jù)其形狀特點，一般稱為“尖頂波”，由右側(cè)頻譜可知，尖頂波的諧波主要為奇次諧波，諧波階數(shù)越高，諧波含量越小。

四、定子疊頻法熱試驗的疊頻波

上圖波形包含兩種頻率成分，分別為50Hz和40Hz，50Hz稱為主電源，40Hz稱為副電源。電壓波形中，副電源幅值約為主電源的25%。

由于40Hz副電源的阻抗較低，電流波形中，其相對含量增大，波形波動變大。

1）高低壓完全隔離，安全性高，具有優(yōu)良的絕緣性能，不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題。電磁互感器的被測信號與二次線圈之間通過鐵芯耦合，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價隨電壓等級呈指數(shù)關(guān)系上升。非常規(guī)互感器將高壓側(cè)信號通過絕緣性能很好的光纖傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，這使得其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡化，電壓等級越高其性價比優(yōu)勢越明顯。

2）沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險。非常規(guī)互感器的絕緣結(jié)構(gòu)相對簡單，一般不采用油作為絕緣介質(zhì)，不會引起火災(zāi)和爆炸等危險。

3）動態(tài)范圍大，測量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬。電網(wǎng)正常運行時電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網(wǎng)容量的增加，短路電流越來越大。非常規(guī)互感器有很寬的動態(tài)范圍，可同時滿足測量和繼電保護的需要。

4）抗電磁干擾性能好，低壓側(cè)無開路高壓危險。非常規(guī)互感器的高壓側(cè)和低壓側(cè)之間只存在光纖聯(lián)系，信號通過光纖傳輸，高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，互感器具有較好的抗電磁干擾能力，低壓側(cè)無開路引起的高電壓危險。

5）數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強。電磁式互感器傳送的是模擬信號，電站中的測量、控制和繼電保護傳統(tǒng)上都是通過同軸電纜將電氣傳感器測量的電信號傳輸?shù)娇刂剖摇?

6）體積小、重量輕。非常規(guī)互感器無鐵芯，其重量較相同電壓等級的電磁式互感器小很多。

備案信息

備案號：53963-2016

備案公告： 2016年第5號(總第197號) 。2100433B

光電互感器：包括有源型電子式電流互感器、無源磁光玻璃電子式電流互感器兩種。

數(shù)字互感器有源型

有源型電子式電流互感器特點是一次傳感器為空心線圈，高壓側(cè)電子器件需要由電源供電方能工作。其原理如圖1所示：

數(shù)字互感器無源磁光玻璃型

無源磁光玻璃型電子式電流互感器特點是一次傳感器為磁光玻璃，無需電源供電。其原理如圖2所示：

優(yōu)點：與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器相比，光電式電流互感器具有以下優(yōu)點：

（1）優(yōu)良的絕緣性能，造價低。電磁感應(yīng)式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價隨電壓等級呈指數(shù)關(guān)系上升。在光電式電流互感器中，高壓側(cè)信息是通過由絕緣材料做成的玻璃光纖而傳輸?shù)降蛪簜?cè)的，其絕緣結(jié)構(gòu)簡單，造價一般隨電壓等級升高呈線性地增加。

（2）不含鐵心，不存在磁飽和、鐵磁諧振等問題。光電式電流互感器運行暫態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運行的高可靠性。

（3）電磁感應(yīng)式電流互感器二次回路不能開路，低壓側(cè)存在開路高電壓危險。由于光電式電流互感器的高壓與低壓之間只存在光纖聯(lián)系，而光纖具有良好的絕緣性能，因此可保證高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，低壓側(cè)沒有因開路而產(chǎn)生高壓的危險，同時因沒有磁耦合，消除了電磁干擾對互感器性能的影響。

（4）暫態(tài)響應(yīng)范圍大，測量精度高。電網(wǎng)正常運行時，電流互感器流過的電流并不大，但短路電流越來越大。電磁感應(yīng)式電流互感器因存在磁飽和問題，難以實現(xiàn)大范圍測量，并在一個通道同時滿足高精度計量和繼電保護的需要。光電式電流互感器有很寬的動態(tài)范圍，一個測量通道額定電流可測到幾十安培至幾千安培，過電流范圍可達幾萬安培。因此既可同時滿足計量和繼電保護的需要，又可免除電磁感應(yīng)式電流互感器多個測量通道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

（5）頻率響應(yīng)范圍寬。光電式電流互感器傳感頭部分的頻率響應(yīng)取決于光纖在傳感頭上的渡越時間，實際能測量的頻率范圍主要決定于電子線路部分?，F(xiàn)代光電式電流互感器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以測出高壓電力線路上的諧波。而電磁感應(yīng)式電流互感器是難以進行這諸多方面工作的。

（6）沒有因充油而產(chǎn)生的易燃、易爆炸等危險。光電式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡單，可以不采用油絕緣，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上就可避免這方面的危險。

（7）體積小、重量輕。光電式互感器的傳感頭本身的重量一般小于1KG。

（8）適應(yīng)了電力計量與保護數(shù)字化、微機化和自動化發(fā)展的潮流。光電式電流互感器一般以數(shù)字量輸出，這將最佳地適應(yīng)日趨廣泛采用的微機保護、電力計量數(shù)字化及自動化發(fā)展的潮流。

國際上德國的數(shù)字互感器發(fā)展的比較成熟。近幾年來，隨著國外光電互感器產(chǎn)品的出現(xiàn)，以及國內(nèi)陸續(xù)安裝試用國外光電互感器，光電互感器的開發(fā)受到了產(chǎn)業(yè)部門和企業(yè)的重視。據(jù)有關(guān)資料分析，我國的光電互感器產(chǎn)業(yè)的市場潛力可達每年20億元以上，但目前國內(nèi)還沒有能夠提供正規(guī)產(chǎn)品的企業(yè)，但是隨著中國電谷等地的電力發(fā)展我們必定能夠趕超世界電力技術(shù)尖峰。