數(shù)字互感器設備概述

數(shù)字式互感器，可以廣泛應用于GIS、IIGIS的普遍應用和特高壓變電站的建設。與目前電力系統(tǒng)廣泛應用的常規(guī)電磁式電流、電容式電壓互感器相比，具有結構緊湊、體積小、不怕電磁干擾、不飽和及易于數(shù)字信號傳輸?shù)奶攸c。

避免了原有設備互感器的絕緣結構復雜、體積增大、造價偏高的缺點，故此高能數(shù)字式互感器在工程應用的領域極為廣闊。

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。電磁感應式電流互感器絕緣結構復雜，其造價隨電壓等級呈指數(shù)關系上升。在光電式電流互感器中，高壓側信息是通過由絕緣材料做成的玻璃光纖而傳輸?shù)降蛪簜鹊模浣^緣結構簡單，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)響應好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運行的高可靠性。

（3）電磁感應式電流互感器二次回路不能開路，低壓側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，又可免除電磁感應式電流互感器多個測量通道的復雜結構。

（5）頻率響應范圍寬。光電式電流互感器傳感頭部分的頻率響應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。現(xiàn)代光電式電流互感器的結構已經(jīng)可以測出高壓電力線路上的諧波。而電磁感應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構簡單，可以不采用油絕緣，在結構設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尖峰。

傳統(tǒng)的電流互感器原理是電磁感應，一次繞組串聯(lián)在電力線路中，二次繞組外部回路接有測量儀器或繼電保護及自動控制裝置，利用高、低壓繞組之間的電磁耦合，將信息從一次側傳到二次側。這種結構要求在鐵芯與繞組間以及一、二次繞組之間有足夠耐壓強度的絕緣層，以保證所有的低壓設備與高電壓相隔離。隨著電力系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏θ萘康脑黾?，電壓等級越來越高，這樣互感器的絕緣結構越來越復雜，體積和重量加大，產(chǎn)品的造價也越來越高。例如，常規(guī)的油浸式電流互感器，500kV產(chǎn)品的價格要比300kV的價格增加一倍。又因電磁型電流互感器的鐵心具有飽和非線性，當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，高幅值的短路電流使互感器飽和、輸出的二次電流嚴重畸變，造成保護拒動，使電力系統(tǒng)發(fā)生嚴重事故?；ジ衅鞯娘柡鸵鸩ㄐ位儯移漕l帶響應特性較差，頻帶窄，系統(tǒng)高頻響應差，而導致新型的基于高頻暫態(tài)分量的快速保護的實現(xiàn)存在困難等一系列隱患。隨著光電子技術的迅速發(fā)展，科技人員已研制出利用光學傳感技術和電子學原理相結合的電子式電流互感器，簡稱數(shù)字互感器或光電互感器。

數(shù)字互感器在原理與傳統(tǒng)的互感器完全不同，數(shù)字互感器是利用光電子技術和光纖傳感技術來實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量的新型互感器。它是光學電壓互感器（OVT）、光學電流互感器（OCT）、組合式光學互感器等各種光學互感器的通稱?；诰w材料光電效應的教字式光電互感器，將取代現(xiàn)有基于銅材電磁效應的鐵磁式互感器，已經(jīng)成為業(yè)界的共識。我國研制已出220KV全電壓、單晶體、縱向調制結構模式的光電互感器原理性樣機，為產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了良好的基礎。