光电式互感器

简介：数字式互感器（又名：光电互感器，智能互感器、电子互感器）与传统的电磁互感器有着本质的区别。数字互感器输出的是数字信号，而电磁互感器是模拟信号（类似数字电视与模拟电视的区别）。它基于光电技术原理（这就是为什么也叫光电互感器了）是国家建设智能化电网的必备产品。 传统的电流互感器原理是电磁感应，一次绕组串联在电力线路中，二次绕组外部回路接有测量仪器或继电保护及自动控制装置，利用高、低压绕组之间的电磁耦合，将信息从一次侧传到二次侧。这种结构要求在铁芯与绕组间以及一、二次绕组之间有足够耐压强度的绝缘层，以保证所有的低压设备与高电压相隔离。随着电力系统传输的电力容量的增加，电压等级越来越高，这样互感器的绝缘结构越来越复杂，体积和重量加大，产品的造价也越来越高。例如，常规的油浸式电流互感器，500kV产品的价格要比300kV的价格增加一倍。又因电磁型电流互感器的铁心具有饱和非线性，当电力系统发生短路故障时，高幅值的短路电流使互感器饱和、输出的二次电流严重畸变，造成保护拒动，使电力系统发生严重事故。互感器的饱和引起波形畸变，而且其频带响应特性较差，频带窄，系统高频响应差，而导致新型的基于高频暂态分量的快速保护的实现存在困难等一系列隐患。随着光电子技术的迅速发展，科技人员已研制出利用光学传感技术和电子学原理相结合的电子式电流互感器，简称数字互感器或光电互感器。 　　数字互感器在原理与传统的互感器完全不同，数字互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器。它是光学电压互感器（OVT）、光学电流互感器（OCT）、组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。基于晶体材料光电效应的教字式光电互感器，将取代现有基于铜材电磁效应的铁磁式互感器，已经成为业界的共识。我国研制已出220KV全电压、单晶体、纵向调制结构模式的光电互感器原理性样机，为产业化开发奠定了良好的基础。

分类：光电互感器：包括有源型电子式电流互感器、无源磁光玻璃电子式电流互感器两种。

有源型电子式电流互感器：有源型电子式电流互感器特点是一次传感器为空心线圈，高压侧电子器件需要由电源供电方能工作。

有源型电子式电流互感器

无源磁光玻璃电子式电流互感器：无源磁光玻璃型电子式电流互感器特点是一次传感器为磁光玻璃，无需电源供电。其原理如图所示：

无源磁光玻璃电子式电流互感器

优点：与传统的电磁感应式电流互感器相比，光电式电流互感器具有以下优点：

（1）优良的绝缘性能，造价低。电磁感应式电流互感器绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。在光电式电流互感器中，高压侧信息是通过由绝缘材料做成的玻璃光纤而传输到低压侧的，其绝缘结构简单，造价一般随电压等级升高呈线性地增加。

（2）不含铁心，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。光电式电流互感器运行暂态响应好、稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。

（3）电磁感应式电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路高电压危险。由于光电式电流互感器的高压与低压之间只存在光纤联系，而光纤具有良好的绝缘性能，因此可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离，低压侧没有因开路而产生高压的危险，同时因没有磁耦合，消除了电磁干扰对互感器性能的影响。

（4）暂态响应范围大，测量精度高。电网正常运行时，电流互感器流过的电流并不大，但短路电流越来越大。电磁感应式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，并在一个通道同时满足高精度计量和继电保护的需要。光电式电流互感器有很宽的动态范围，一个测量通道额定电流可测到几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安培。因此既可同时满足计量和继电保护的需要，又可免除电磁感应式电流互感器多个测量通道的复杂结构。

（5）频率响应范围宽。光电式电流互感器传感头部分的频率响应取决于光纤在传感头上的渡越时间，实际能测量的频率范围主要决定于电子线路部分。现代光电式电流互感器的结构已经可以测出高压电力线路上的谐波。而电磁感应式电流互感器是难以进行这诸多方面工作的。

（6）没有因充油而产生的易燃、易爆炸等危险。光电式电流互感器绝缘结构简单，可以不采用油绝缘，在结构设计上就可避免这方面的危险。

（7）体积小、重量轻。光电式互感器的传感头本身的重量一般小于1KG。

（8）适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。光电式电流互感器一般以数字量输出，这将****地适应日趋广泛采用的微机保护、电力计量数字化及自动化发展的潮流。

国际上德国的数字互感器发展的比较成熟。近几年来，随着国外光电互感器产品的出现，以及国内陆续安装试用国外光电互感器，光电互感器的开发受到了产业部门和企业的重视。据有关资料分析，我国的光电互感器产业的市场潜力可达每年20亿元以上，但目前国内还没有能够提供正规产品的企业，但是随着中国电谷等地的电力发展我们必