电子式互感器及其在智能变电站中的应用(2)

图2 中, 若一次转换器是电子部件, 需要一次电源供电, 则称此类电子式互感器为有源电子式互感器; 若一次传感器是光学原理的, 光纤传输系统可以直接将光测量信号送出,无需一次转换器,当然也无需一次电源, 则称此类电子式互感器为无源电子式互感器。

2 电子式电流互感器

2 . 1 无源式电子式电流互感器

无源式电子式电流互感器可分为全光纤式和磁光玻璃式,其主要原理是Faraday效应原理,亦称为磁致旋光效应。LED发出的光近起偏器后为一线偏振光, 线偏振光在电流产生的磁场作用下通过磁光材料时,其偏振面将发生偏转,旋转角q 正比于磁场H 沿着线偏振光通过材料路径的线积分,即

V 为Verde常数; N 为光路与电流交链的匝数; i 为导体中流过的电流。

由此可见,电流i 与q 角成正比,因此,测出偏振光旋转角q 即可测出电流i 。

由于无源式电子式电流互感器采用的是光学材料, 环境因素对其性能的影响很大,主要表现在温度漂移和长期稳定性,所以其能否最终实用化推广的关键就是解决这两方面的问题。

2 . 2 有源式电子式电流互感器

基于Faraday电磁感应原理的有源式电子式电流互感器可分为Rogowski线圈型和低功率线圈型。低功率线圈型与传统电磁式互感器实现原理基本一致,而Rogowski线圈,亦称为空心线圈,是由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成的, 不会出现磁饱和及磁滞等问题。

载流导线从线圈中心穿过, 当导线上有电流流过时, 在线圈两端将会产生一个感应电势e ,它与一次电流i 的关系如下:

截面积; R 为线圈中心和导电杆中心之间的距离。

可见,理想的Rogowski线圈对电流的测量依赖于一个稳定可靠的互感系数,将测得的感应电势进行积分处理, 并结合该空心线圈的互感系数进行计算, 即可得到被测电流的大小,图3。

因为Rogowski线圈型电子式电流互感器的基础是Faraday电磁感应定理,所以决定了其不能用于测量恒稳直流, 对于变化比较缓慢的非周期分量的测量也有一定的局限性, 即存在测量信号频带的限制。