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无源电子式互感器前景光明

行业聚焦点中国仪表网2009年08月14日 09:21人气:4410

      在电力系统中,电力互感器为计量和保护设备提供了重要的依据,其测量精度直接影响了计量的准确性和保护的可靠性。随着电力系统的发展,有源电子式互感器已经在一些数字化变电站成功应用,并获得了快速发展。但其一次转换器的电子电路需要供电电源,且工作在复杂的电磁环境下,维护比较困难,这是有源电子式互感器存在的一些客观问题。相比之下,无源电子式互感器则避免了这些缺点,尤其在高电压等级和电磁环境恶劣的情况下,其优势更为明显,业界普遍认可无源电子式互感器最终将是互感器技术的发展方向。

  研发现状

  无源电子式电流互感器基于Faraday磁光效应原理,从早期的磁光玻璃发展到了今天用全光纤来实现。与磁光玻璃型电流传感器相比,全光纤型电流互感器从原理和工艺上利用了光纤陀螺的技术,是对光纤陀螺在电流传感技术上的移植,可以克服磁光玻璃电流传感器受温度、振动等因素的影响;另外,光纤属于柔性材料,可通过调节光纤匝数使全光纤型电流传感器适应于宽范围的电流测量。目前,该项技术在国内外都得到了较好的开发, NXTPHASE公司(被阿海珐公司收购)、ABB公司等均研发成功了全光纤电流互感器,NXTPHASE公司的全光纤电流互感器已在多个国家和地区挂网运行,ABB公司研发的全光纤电流互感器也被成功应用到电解行业的直流大电流测量。

  在我国,航天时代光电科技有限公司的军转民项目,便将光纤陀螺技术应用到电流传感领域,该公司研制开发的全光纤电流互感器经过试运行后,效果良好,并通过了鉴定,预计在2010年将在上海世博会投入使用,这也标志着代表最新技术的全光纤型电流互感器在中国研制成功。然而,国内科研机构掌握光纤陀螺技术的单位为数不多,能将光纤陀螺技术应用到电流传感,并具备生产能力的单位则是凤毛麟角了。

  存在的问题

  由于国内企业及科研单位对无源电子式电压互感器的研究尚处于起步阶段,研制的样机也很难达到电力系统长期稳定运行的要求。有些单位研制出的传感器虽然在实验室能达到预期的准确度指标,但易受温度、气压、振动等环境因素的影响,其原因是,一方面传感材料尚未能达到理想的性能要求,另一方面是生产环节的各道工艺要求非常精细,国内目前的工艺技术很难达到要求。

  因此,研制无源电压互感器,需要在现有的材料加工工艺下,解决传感材料的性能问题。虽然在目前技术现状下,解决材料性能问题并不能在短期内实现。但国内企业可以借用国外的方案,通过改进传感器的测量方法和结构,改善传感器的长时间运行稳定性,使得无源电子式互感器在电力系统中发挥优势。

  ◆新闻链接

  电子式互感器分类

  电子式互感器按原理与结构分为有源型、无源型及全光纤型三类。

  有源型电子式互感器指高压侧电信号通过采样线圈传递给发光元件变成光信号,再通过光纤传递到低压侧进行逆变,变换成电信号后放大输出。高压侧电子器件的电源来源于光供电方式、母线电流供电方式以及超声电源供电方式。有源型电子式互感器优点是稳定性好,可靠性高。其缺点是取样信号顶部结构复杂。

  无源型电子式互感器传感头不需要供电电源。传感头一般用法拉第磁光效应原理制成。其优点是不采用传统的电磁感应元件,无饱和问题,无温度稳定问题,运行寿命容易保证。缺点是光学器件制造难度大,测量精度难达到。

  全光纤型电子式互感器实际上是无源型,只是传感头是光纤本身制成,其余与无源型完全一样。其优点是结构简单,比无源型易于制造,精度、寿命与可靠性比无源型要高。缺点是光纤品质要求高,制造工艺要求高,造价昂贵。
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