文档介绍:第七节 电子式互感器
概述
电磁式互感器随着电压的增高,绝缘越来越困难,不仅导致互感器的体积笨重,而且价格昂贵。因此二十世纪六十年代以来,工业发达国家如日本、西德、瑞士已开始研究新一代的互感器。到二十世纪八十年代初,这种 (5-7-5)
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为了消除光功率波动的影响,用IAC/ADC可得最终输出:
V=KA0sinωt (5-7-7)
式中K为比例系数,经过定标后即可得到被测电流的大小。
光学电流传感器的误差主要受起偏器与检测器透光夹角的精度,环境温度,光功率波动影响。起偏器与检测器透光夹角理论值为45°,若有一个微小的偏角Δθ,则检偏器输出为:
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可以用直流对交流进行调制,然后用交流除以直流的方法消除温度和光功率波动的影响。因为测量结果只是它们的相对强度,而直流量可以准确测量,这样可以很大程度上消除系统温度漂移和光功率波动对测量系统的影响。
如果在信号处理中采用交流除以直流的方法,则由带来的系统误差为,这个系统误差可以在定标时校正,它对测量结果的影响可以消除。
光学电流互感器组成
OCT光学电流互感器由传感头、光路部分、检测系统、光源和绝缘套管等五部分组成。
1) 光学电流传感头(OCS)(图5-7-3)
图5-7-3 光学电流传感头
采用特殊的磁光材料经光学加工成特定的结构而构成。可用于制造OCS具有法拉第效应的材料包括抗磁性材料、顺磁材料及铁磁性材料三种。目前使用的抗磁性材料多为光学玻璃,如单模光纤和火石玻璃。用单模光纤做成的光学传感器结构简单,但使用中发现长期稳定性差,因此实用的传感器多改用火石玻璃制造。根据公式,光束应围绕被测导体形成封闭的光路,为此在光学玻璃传感头需要设计若干个全反射面。由于全反射面的存在,两个正交分量之间会产生相位差,使线偏振光变为椭圆偏振光,降低了测量的灵敏度。要解决此问题,可以用正交双全反射原理,让光经过两次全反射,但两次相移相反,达到互相抵消效果。
2) 光路
OCS的光路由光缆、准直透镜、起偏器、磁光玻璃、检偏器、耦合透镜组成。固定在绝缘套管顶部。传输光缆则装入绝缘套管内,从高压侧引向地面。
如果使用单模光纤为电流传感器,则准直透镜、起偏器、检偏器、耦合透镜都装在控制室。
3) 检测系统
检测系统装在控制室内,由光电转换器、前置放大器、低通及带通滤波器、交流放大器、DSP数字信号处理器及PC机组成。PC机用于显示和把测取结果存入数据库,并把数据提供给继电保护装置,电能计量装置和故障录波屏使用。
4) 光源
光源可使用发光二极管。其波长根据所用光学玻璃材料特定的磁光效应频率确定,例如850nm。发光二极管与光纤的耦合可使用光纤活动连接器。实用结果表明这种连接的重复性和稳定性都可以满足要求。
5) 绝缘套管
由于高压套管内部只穿过光缆,因此