基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的设计
基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的设计
刘霞忠,刘会金,郑小敏,杨柳
(武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072)
摘要:虚拟仪器是电子仪器技术、现代测量技术与计算机技术高速发展的产物,它将逐步取代传统电子仪器。该文介绍了一种新型的采用虚拟仪器技术设计的混合式电流互感器。介绍了虚拟仪器技术的特点和优势,给出了这种互感器的硬件组成、软件设计、主要功能和性能指标,并对其误差进行了分析。这种互感器扩展了测量系统的功能,提高了自动化水平。
关键词:虚拟仪器; 混合式电流互感器; R og owski 线圈; LabVIEW
中图分类号:T M452 文献标识码:A 文章编号:100324897(2004)2320044205
0 引言
电子式电流互感器的研究发展到了今天,其技术已日趋成熟,而计算机和电子技术的迅速发展又
使得其研究技术和方法不断变化,本文就介绍了一种新型的基于虚拟仪器技术设计的混合式电流互感器,它充分利用了虚拟仪器灵活、可自定义、具有数
据分析功能等特点,可在线实时显示测量结果,可进
行数据计算、分析,对于数据还可以编辑、存储、打
印,在完善的数据库基础上,还可以实现数据的检索
与分析,从而实现整个电力系统的测量联网数字化。
1 虚拟仪器技术简介
虚拟仪器系统技术是20世纪90年代发展起来
的科技成果,它是在计算机软硬件技术不断发展和
完善的影响下,从智能仪器、PC 仪器发展起来的第
3代仪器,并且迅速得到广泛的应用。
虚拟仪器与传统仪器一样,可划分成数据采集、数据分析处理、显示结果3大功能模块[1],虚拟仪器
以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力相结合,实现仪器的功能运作,其典型结构如图1所示[2]。
图1 典型虚拟仪器系统框图
Fig.1 Block diagram of a typical virtual instrument
虚拟仪器技术的特点是通过数据采集卡将测量
的模拟信号转变成数字信号后,全部用软件代替硬件来实现仪器的各种功能,是一种完全基于计算机的仪器,只要具有一块数据采集卡和一个虚拟仪器软件开发平台,就可以在一台计算机上实现各种传统的仪器功能[3]。目前广泛使用的虚拟仪器开发软件是由美国国家仪器公司(National Instrument C o.)
开发的LabVIEW 系列软件,该软件已经成为虚拟仪器的标准,它的出现被誉为是“21世纪的技术”和“测控技术的革命”。本设计也是基于LabVIEW 软件开发平台的。虚拟仪器技术最大的特点是具有用户自定义功能,通过修改软件就可以改变仪器的功能,避免了硬
件的低可靠性和功能固定等问题。随着计算机网络通信技术的飞速发展,虚拟仪器软件又扩充了大量的通信功能,在虚拟仪器上实现远程测量和远程控制已成为一件很容易的事,即软件就是仪器、网络就是仪器[3]。2 基于虚拟仪器的混合式电流互感器的原
理和结构
基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的结构如图2所示。
混合式电流互感器采用R og owski 线圈做传感头,利用R og owski 线圈测量准确度高,不存在磁饱和、具有良好的线性特性和体积小重量轻等特点[4],根据被测电流的变化,感应出反应被测电流变化的信号。线圈出线端输出感应电势,该电势经过积分器后得到一个与被测电流同相位的电压信号。
信号传输系统采用模拟光纤传输系统,利用光纤具有传输损耗小、重量轻、绝缘性能和温度性能好、不受电磁干扰等优点,把电信号经过调制从光发
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4第32卷 第23期2004年12月1日 继电器RE LAY
V ol.32N o.23
Dec.1, 2004
图2 基于虚拟仪器的混合式电流互感器结构框图
Fig.2 S tructure of H OCT based
on virtual instrument
射端机发射传输给地面接收装置,从而减少电力系统中电磁干扰对测量装置的影响。
光接收端机接收发射端机传送过来的信号,把它解调还原成电信号,经数据采集板卡送入PC机中,虚拟仪器即可对数据进行显示和处理等。
2.1 硬件系统设计
2.1.1 系统电源
传感头部分使用了许多有源器件,需要为它提供电源。本设计使用CT从母线上感应AC电压,经过整流滤波后输出DC电压供电。由于母线电流不稳定,变化范围大,可能导致CT不能正常工作,故又并联一蓄电池组,在CT
正常工作时蓄电池组断开或被充电,CT工作不正常时蓄电池供电。
2.1.2 信号调理电路
本设计的信号调理电路由电压跟随电路、有源积分电路和低通滤波器组成。
根据R og owski线圈的特性,被测电流i和感应电压u之间存在一个微分关系,为得到正确反应被测电流i的信号,需要在输出电压后加一个积分电路。根据测量精度的需要,本设计所采用的积分电路为如图3所示的有源积分电路。
2.1.3
光发射端机
光发射端机结构如图4所示。电平及阻抗匹配电路将需要传输的信号转变为V/F变换器所需的输入信号,并将传输系统与信号系统隔离开来,以减少传感器对传输系统的影响[7]。V/F变换器是光发射端机的核心部分,选用LM331芯片,输出频率精确正比于输入电压,变换精度达到0.01%,输出
图3 有源积分电路
Fig.3 Active power integral circuit
范围为1H z到
100kH z。发光二极管LE D作为信号光源,在驱动电流为50mA P-P、调制为0.75时,调制信号频率可高至50MH z,总谐波失真低于-40dB,完全可以满足短距离传输系统的要求。
图4 光发射端机结构
Fig.4 S tructure of light transmitter
2.1.4 光接收端机
光接收端机结构如图5所示。利用前置放大电路放大接收过来的光电信号,通过F/V变换器和低通滤波器还原出发射端机的输入信号。F/V变换器仍选用LM331芯片。均衡器的作用是进行电压匹配和频率补偿,以减少系统的非线性失真。光电检测器使用PI N光电二极管,其响应时间少于1ns,且具有十分宽的频率响应范围。
图5 光接收端机结构
Fig.5 S tructure of light receiver
2.1.5 数据采集卡
选用美国NI公司生产的适用于PC、AT及其兼容机的Lab-PCI-1200数据采集卡,它具有模拟输入/输出、数字输入/输出、定时/计数等多种功能。该数据采集卡包括8条模拟输入通道,可根据用户的需要将其配置成8条单端输入通道或4对差分输入通道;包括12位逐次逼近式A/D转换器;包括3个8位的TT L电平数字输入输出端口;包括3个16位用于定时输入输出的定时/计数器。它允许用户使用软件对DM A、中断请求、基本输入输出地址进行设置,避免与计算机中其他硬件设备发生资源冲突,是一个真正的免跳线、即插即用式数据采集板[9]。
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刘霞忠,等 基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的设计
2.2 软件系统设计
设计中使用LabVIEW 作为软件开发平台。虚拟仪器由前面板和框图程序两部分组成。前面板如同真实仪器的外观,是可交互式界面。虚拟混合式电流互感器的前面板如图6所示。它提供4个信号采集通道,可以保存数据和显示测量波形,还可以进
行波形的调整和频谱分析。图中示波器显示的波形
是在实验刚投入测试时,连续调节电流发生器输出的电流信号的频率所测得的波形。从波形可以看出,对于测量信号频率的变化,虚拟示波器可以连续反应
。
图6 虚拟混合式电流互感器前面板
Fig.6 The front panel of virtual H OCT
框图程序是虚拟仪器的核心部分,虚拟仪器主
要由它来完成数据的采集、处理和显示。本系统框图程序主要包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析和波形存储及回放等5大功能模块。图7即是数据采集和波形显示模块的框图程序。在对R o 2g owski 线圈的外积分特性进行标定后,鉴于R og owski
线圈的线性关系即可得到一个标定因素。采集过来的信号与该标定因素相乘就能得到被测电流信号的实际值。
3 仪器的主要功能、性能指标、误差分析及
其解决办法
基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的主要功能是测量高压母线上的电流,实现被测电流波形的实时显示,还能进行数据分析处理等。其主要性能指标有:
1)精确度。该仪器的精确度主要取决于传感
头R og owski 线圈的性能和采集卡的A/D 转换精度。实验中设计了两个R og owski 线圈,当它与有源积分器连接,50H z 时的相角差为-0.0018(rad ),合0.1°,比值差为0.005%,这对于整个系统来说是可以忽略的。本设计采用的Lab -PCI -1200数据采集卡具有12位的数据精度,单通道最高采样速率达100kH z ,完全满足测量仪器的要求。
2)量程。虚拟仪器的量程理论上是不受限制的,但由于传感头硬件部分的局限性,根据有源积分器的电路参数的设置,本仪器所能测试的范围为0～2000A 。
3)功能。由于虚拟仪器是可交互式可自定义
的,该虚拟仪器除了能实时显示被测电流的波形及大小和进行数据分析处理外,使用者还可以更改程序和接线,把它设计成虚拟电流互感器校验仪,进行电流互感器的校验,显示其比值差和相角差、绘制比值差和相角差曲线[10]。
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4继电器
图7 数据采集和波形显示框图程序
Fig.7 The block2diagram program of data
acquisition and wave display
本虚拟测试仪器的误差来源主要有以下几种:
1)由于传感头采用R og owski线圈,它是靠电磁感应原理来测量电流的,且灵敏度较高,故易受外界磁场的干扰,给测量带来误差。
2)光纤传输系统采用模拟传输方式,对传输系统的信噪比和线性性能要求较高,这些都会给测量带来误差。
3)信号采集和A/D转换会给测量带来误差。
4)传感头放置的环境温度的变化会给测量带来误差。
针对各种可能产生的误差,可采取一些有效措施予以减少,如:把R og owski线圈装置在铁屏蔽盒内,尽量让被测电流穿过线圈中心,且与线圈轴线平行对称地通过线圈;把包括R og owski线圈、CT在内的传感和电源部分用屏蔽盒封装起来,屏蔽外界电磁场的干扰,屏蔽盒的设计还能起到防止器件遭受日晒和风吹雨打、减小盒内温度变化的作用,保护硬件设备;选用大功率半导体发光二极管作模拟光纤传输系统的光源;选用性能更优越的数据采集卡;提高硬件设备的性能、抗干扰能力和稳定性等。
4 结束语
电子式电流互感器是现代研究的热点,具有广阔的发展前景。本文所设计的基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器是一种新型的电子式电流互感器,它把虚拟仪器技术应用到混合式电流互感器中,可用于测量母线电流,实时显示测量信号的参数和波形,可对测量数据进行分析、存储等处理。与传统的CT相比较,采用R og owski线圈做传感头,有着明显的优点:它绝缘结构简单、体积小、重量轻、无铁磁饱和、可靠性高、灵敏度高、测量范围大、频带宽。在与虚拟仪器技术相结合后,优点更加突出:虚拟仪器是基于计算机技术的开放灵活的功能模块,用户可自定义接口,通过不同功能模块的组合可构成多种仪器,实现自动测量,能方便地实时显示测量波形,能进行数据分析和处理,LabVIEW软件还能与Mat2 lab、C语言接口,通过利用Matlab强大的数值分析处理能力和调用C语言的图标,虚拟仪器技术将更加完善。况且,在信息化要求不断提高的今天,网络技术应用到虚拟仪器领域中已是虚拟仪器发展的大趋势,使用网络化的虚拟仪器,可在任何地点、任意时刻获取测量数据,实现资源共享[9]。虚拟仪器技术将是未来测量技术发展的新方向。
参考文献:
[1] 杨乐平,李海涛,肖相生,等(Y ANG Le2ping,LI Hai2tao,
XI AO X iang2sheng,et al).LabVIEW程序设计与应用
(Program Design and Application of LabVIEW)[M].北京:
电子工业出版社(Beijing:Publishing H ouse of E lectronics
Industry),2001.
[2] Chen B,Shang Q F.S tudy on a New Optoelectronic Current
T rans former[J].IEEE P ower System T echnology,2002,
(2):110521109.
[3]杨子强,任峰,艾欣(Y ANG Z i2qiang,RE N Feng,AI X in).
基于虚拟仪器技术的电流互感器校验仪(Current T rans2 former Calibrator Based on Virtual Instrument T echnology)
[J].电测与仪表(E lectrical Measurement&Instrument),
2002,39(12):33235.
[4]乔卉,刘会金,王群峰,等(QI AO Hui,LI U Hui2jin,
W ANG Qun2feng,et al).基于R og owski线圈传感的光电
电流互感器的研究(The Research of Optical Current T rans2 ducer Based on R og owski C oils)[J].继电器(Relay),2002,
30(7):40243.
[5]艾欣,杨以涵,周孝信(AI X in,Y ANG Y i2han,ZH OU X i2
ao2xin).虚拟仪器技术及其在电力系统中的应用(Vir2 tual Instrument T echnology and Its Application to P ower Sys2 tem)[J].电力系统自动化(Automation of E lectric P ower Systems),2001,25(15):54257.
[6] 邓振杰,齐建玲,李广川,等(DE NG Zhen2jie,QI Jian2ling,
LI G uang2chuan,et al).基于LabVIEW构建虚拟仪器系
统(C onstructing Virtual Instrument System Based on Lab2 VIEW)[J].华北航天工业学院学报(Journal of N orth Chi2 na Institute of Astronautic Engineering),2001,3(11):10217.
[7] 关荣峰,李宝华,叶嘉雄(G UAN R ong2feng,LI Bao2hua,
YE Jia2xiong).模拟光纤数据传输系统的研究(S tudy of
Analogy Optical Fiber T ransmission System)[J].焦作工学
院学报(Journal of Jiaozuo Institute of T echnology),1996,5
(15):69272.
[8] 黄洪涛,聂再清,张培亮(H UANG H ong2tao,NIE Z ai2
74
刘霞忠,等 基于虚拟仪器技术的混合式电流互感器的设计
qing,ZH ANG Pei2liang).高精度模拟光纤传输系统
(High Precision Analogy Optical Fiber T ransmission System)
[J].光通信技术(Optical C ommunication T echnology), 1998,3(22):2332237.
[9] 刘君华,郭会军,赵向阳,等(LI U Jun2hua,G UO Hui2jun,
ZH AO X iang2yang,et al).基于LabVIEW的虚拟仪器设计(Design of Virtual Instrument Based on LabVIEW)[M].
北京:电子工业出版社(Beijing:Publishing H ouse of E lec2 tronics Industry),2003.
[10] 申烛,梅自刚,赵伟,等(SHE N Zhu,MEI Z i2gang,
ZH AO Wei,et al).虚拟仪器技术在电子式电流互感器研制中的应用(Virtual Instrument T echnology in E lectronic Current T rans former)[J].电力系统自动化(Automation of
E lectric P ower Systems),2003,27(11):53255.
[11] T eng J H,Chan S Y.A LabVIEW Based Virtual Instru2
ment for P ower Analyzers[J].IEEE P ower System T echnolo2 gy,2000,(1):1792184.
收稿日期: 2004203225; 修回日期: 2004204228
作者简介:
刘霞忠(1979-),男,硕士研究生,从事电力系统自动化方面的研究;E2mail:strawtail@https://www.wendangku.net/doc/d88441071.html,
刘会金(1952-),男,教授,博导,从事电力系统稳定、继电保护自动化方面的研究;
郑小敏(1979-),男,硕士研究生,从事电力系统自动化方面的研究。
Design of hybrid optoelectronic current transformer based on virtual instrument technique
LI U X ia2zhong,LI U Hui2jin,ZHE NG X iao2min,Y ANGLiu
(School of E lectrical Engineering,Wuhan University,Wuhan430072,China)
Abstract: Virtual instrument is the product of fast development of m odern technology.It will gradually replace the conventional electronic in2 strument.Based on the virtual instrument technique,this paper develops a novel hybrid optoelectronic current trans former.The characteristic of virtual instrument,the structure of the H OCT,s oftware design,main function,performance index and error analysis are introduced.The trans2 former expounds the function of measurement system and enhances the test automatization.
K ey w ords: virtual instrument; H OCT; R og owski coils; LabVIEW
许继750kV继电保护装置通过部级技术鉴定
11月21日,国家电网公司在许昌组织召开了许继集团750kV继电保护装置技术鉴定会。会上,许继研制的WK B-800/750微机电抗器保护装置、WXH-800/750微机线路保护装置、W BH-800/750微机变压器保护装置和W MH-800/750微机母线保护装置等4种新产品全部通过部级技术鉴定,主要性能指标达到国际同类产品的先进水平。
技术鉴定委员会由华东电力设计院、清华大学、国家电网公司、中国电力科学研究院、西北电网公司、国调中心、西安交大、西北电力设计院、华中电力调度中心、国家继电器质量监督检验中心和河南省电力公司中调等单位的领导和专家组成。
鉴定委员会先后听取了研制报告、技术报告、查新报告、动模和数模试验报告,审查了技术资料,进行了现场测试。最后经过认真讨论,一致认为:
许继研制的WK B-800/750微机电抗器保护装置、WXH-800/750微机线路保护装置、W BH-800/750微机变压器保护装置和W MH-800/750微机母线保护装置等4种新产品技术资料齐全、完整、正确,符合鉴定要求;4种保护装置全部采用先进成熟的软硬件平台技术,保护动作可靠、速度快、灵敏度高,抗区外故障CT 饱和能力强。保护装置先后经过中国电力科学研究院的动模试验、国家继电器质量监督检验中心的数模试验,并经鉴定委员会现场测试,结果符合标准规定,满足电力系统使用要求。鉴定委员会认为,上述4种保护装置设计合理,其主要性能指标全部达到国际同类产品的先进水平,一致同意通过技术鉴定。
84继电器
零序电流互感器的原理及应用
零序电流互感器的原理及应用 在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0 如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。 三相电路不对称时，电流均可分解正序、负序和零序电流。正序指正常相序的三相交流电(即A、B、C三相空间差120度，相序为正常相序)，负序指三相相序与正常相序相反(三相仍差120度，仍平衡)，零序指(A、B、C电流分解出来三个大小相同、相位相同的相量。零序电流互感器套在三芯电缆上，三相不平衡时在外部就表现出零序电流(因为相量相同加强) 零序电流互感器 零序电流互感器为一种线路故障监测器,一般儿只有一个铁芯与二次绕组,使用时,将一次三芯电缆穿过互感器的铁芯窗孔,二次通过引线接至专用的继电器,再由继电器的输出端接到信号装置或报警系统。在正常情况下，一次回路中三相电流基本平衡，其所产生合成磁通也近于零。在互感器的二次绕组中不感生电流，当一次线路中发生单相接地等故障时，一次回路中产生不平衡电流(意即零序电流)，在二次绕组中感生微小的电流使继电器动作，发生信号。这个使继电器动作的电流很小(mA级)，称作二次电流或零序电流互感器的灵敏度(也可用一次最小动作电流表示)，为主要动作指标。 零序电流互感器保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电
零序电流互感器选择
零序电流互感器设计选型参考手册（1） 一、概述 保定市伊诺尔电气设备有限公司开发生产的零序电流互感器是一种套在电缆上的CT，它的一次绕组为穿过CT 内孔的三相一次导体电缆，它的一次电流是一次三相电流的向量和（在正常、三相平衡时为0），当发生一次系统单相接地时三相平衡关系被打破，这时零序电流互感器的二次就有电流输出，供给保护装置，实现保护和监控。零序电流互感器的一次绝缘就是电缆自身绝缘，所以这种零序电流互感器可以套在任一电压等级的电缆上。二、没有精度和变比的高灵敏度零序电流互感器 这种零序电流互感器主要用在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。 1、小电流选线装置用零序电流互感器 小电流选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一，要求零序电流互感器在一次接地电流较小时，和非金属性接地时，零序电流互感器也要有一定的输出，来满足装置启动的门坎值。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电缆将各个零序电流互感器与装置连接起来，所以电缆的阻抗就是零序电流互感器的主要负载阻抗，这种零序电流互感器的负载阻抗一般为2.5Ω左右，经过多年实践和试验得知与小电流选线装置配套的零序电流互感器选用： 变比：150/5 容量：5VA 或变比：40/1 容量：2.5VA 这两种零序电流互感器在负载阻抗2.5Ω时，一次1A，二次输出在20mA左右，一次40A时二次≥1A，没有严格的变比关系。 2、与DD11/60型继电器配套使用的零序电流互感器 DD11/60型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ENR—LJ（K）××A型零序电流互感器是其配套产品，二次电流60mA时零序电流互感器一次电流≤4A。 3、与DL11/0.2型继电器配套使用的零序电流互感器 DL11/0.2型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ENR—LJ（K）××B型零序电流互感器是其配套产品，二次电流0.2A时零序电流互感器一次电流≤10A。 三、有变比、容量、精度要求的零序电流互感器。 1、国家标准GB1208—1997 国标中规定，保护用电流互感器误差限值。
虚拟仪器技术实验报告
成都理工大学工程技术学院 虚拟仪器技术实验报告 专业: 学号: 姓名: 2015年11月30日
1 正弦信号的发生及频率、相位的测量实验内容： ●设计一个双路正弦波发生器，其相位差可调。 ●设计一个频率计 ●设计一个相位计 分两种情况测量频率和相位： ●不经过数据采集的仿真 ●经过数据采集〔数据采集卡为PCI9112〕 频率和相位的测量至少有两种方法 ●FFT及其他信号处理方法 ●直接方法 实验过程： 1、正弦波发生器，相位差可调 双路正弦波发生器设计程序：
相位差的设计方法：可以令正弦2的相位为0，正弦1的相位可调，这样调节正弦1的相位，即为两正弦波的相位差。 2设计频率计、相位计 方法一：直接读取 从调节旋钮处直接读取数值，再显示出来。 方法二：直接测量 使用单频测量模块进行频率、相位的测量。方法为将模块直接接到输出信号的端子，即可读取测量值。 方法三：利用FFT进行频率和相位的测量 在频率谱和相位谱上可以直接读取正弦信号的主频和相位。 也可通过FFT求得两正弦波的相位差。即对信号进行频谱分析，获得信号的想频特性，两信号的相位差即主频率处的相位差值，所以这一方法是针对单一频率信号的相位差。 前面板如下：
程序框图： 2幅频特性的扫频测量 一、实验目的 1、掌握BT3 D扫频仪的使用方法。 2、学会用扫频法测量放大电路的幅频特性、增益及带宽。 二、工作原理 放大电路的幅频特性，一般在中频段Ｋ中最大，而且基本上不随频率而变化。在中频段以外随着频率的升高或降低，放大倍数都将随之下降。一般规定放大电路的频率响应指标为3dB，即放大倍数下降到中频放大倍数的70.7%，相应的频率分别叫作下限频率和上限频率。上下限频率之间的频率范围称为放大电路的通频带，它是表征放大电路频率特性的主要指标之一。如果放大电路的性能很差，在放大电路工作频带内的放大倍数变化很大，则会产生严重的频率失真，相应的
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究 发表时间：2019-06-03T15:50:11.437Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：王迪 [导读] 摘要：随着我国经济的不断发展，促进我国电网的发展，同时电子式互感器有了显著的提高。 （国网吉林省电力有限公司长春供电公司吉林省长春市 130000） 摘要：随着我国经济的不断发展，促进我国电网的发展，同时电子式互感器有了显著的提高。在电子式互感器具有超高压的系统，只有优良的结缘性能能够承受高水平的电磁环境。与传统的互感器进行比较，技术性能和经济效益没有明显的提高。结合实际情况进行分析，职能变电站中主要的设备就是电流互感器。基于此，本文对电子式电流互感器的技术进行分析研究。 关键词：电子式电流互感器；核心技术；应用配置 传统的电磁式电流互感器对于当前电力系统传输容量不断加大，而且电压等级不断提升的情况其适用性越来越差，使电力系统的发展带来了一定的制约作用。在这种情况下，开发电子式电流互感器则具有必然性，由于于其通过利用光通信及微电子技术，并采用新型的传感原理，有效的规避了传统电力互感器所存在的不足之处，利用数字信号进行输出，确保了电力系统安全、稳定的运行，不仅实现了成本的节约，而且也实现了对二次设备的优化。目前数字化变电站的建设更是需要以电子式互感器和光纤通讯网作为其基础，所以电子式电流互感器在当前电力系统运行了具有极为重要的意义。 1电子式电流互感器类型及特点 目前在电子式电流互感器研究领域主要有三个研究方向：有源型；无源型；全光纤型。其中，后两种都属于无源光学电流互感器。 1.1有源型 有源型又可以称为混合型，所谓有源光纤电流互感器乃是高压侧电流信号通过采样传感头将电信号传递给发光元件而变成光信号，再由光纤传递到低电压侧，进行光电转换变成电信号后输出。有源型光纤电流互感器的方框图如图1所示： 有源型光纤电流互感器结构简单，长期工作稳定性好，容易实现高精度、性能稳定的实用化工业产品，是目前国内研究的主流。但是高压侧电源的产生方法比较复杂或者成本比较高，还有待于进一步研究。 1.2无源型 所谓无源型光学电流互感器乃是传感头部分不需要供电电源。传感头一般基于法拉第（Faraday）效应原理，即磁致光旋转效应。当一束线偏振光通过放置在磁场中的法拉第旋光材料后，若磁场方向与光的传播方向平行，则出射线偏振光的偏振平面将产生旋转，即电流信号产生的磁场信号对偏振光波进行调制。 无源型结构是近年来比较盛行的，其优点是结构简单，且完全消除了传统的电磁感应元件，无磁饱和问题，充分发挥了光学互感器的特点，尤其是在高压侧不需要电源器件，使高压侧设计简单化，互感器运行寿命有保证。 其缺点是光学器件制造难度大，测量的高精度不容易达到。尤其是此种电流互感器受费尔德（Verdet）常数和线性双折射影响严重。而目前尚没有更好的方法能解决费尔德常数随温度变化而出现的非线性变化即系统的线性双折射问题，所以很难在工业中得到实际应用。 1.3全光纤型 全光纤型电流互感器实际上也是无源型的，只是传感头即是光纤本身（而无源型光纤电流互感器的传感头一般是磁光晶体，不同于全光纤型的传感头是特殊绕制的光纤传感头），其余与无源型完全一样。 2电子式互感器的核心技术 2.1传感技术 对于传感技术主要是由罗氏线圈的电流传感器，但是对于罗氏线圈电流传感器具有一定的无磁性和磁饱等很多优点，适用的范围比较大，但是对于磁光玻璃传感器是一种合型电流互感器，主要是利用光纤进行传递能量，在磁光电流互感器的工作测量的过程中，只和磁光材料的维尔德常熟有一定的关系，这样能够准确的测量结果。对于光纤式电流传感器主要运行的原理是法拉第旋光效应，因为光纤的本身具有传感元件，在原理上可以进一步的对光纤进行分类。 2.2高压侧电子电路供能技术 高压侧电子电路主要由三个技术构成，主要包括激光功能技术、蓄电池供能技术和自励电源技术。 伴随着我国技术的发展，逐渐提高激光供能技术的可靠性，对于自动化自用与自励电源进行交替工作，采用这样的方式对非电气链接的能量传递方式进行干扰，在于特高磁场测量中有很好的应用前景。 蓄电池功能技术，对于充电源主要是通过特殊的设计的线圈从高压母线感应出电流，整个过程中经过对电流的调整和稳压调节后，对蓄电池进行充电。对于蓄电池的主要来源就是高压侧电子电路的工作电能供给，这种技术结构不仅简单，还能够提高工作效率，但是在实际工作中应该重视一个问题就是对蓄电池不能进行反复的充电，这样就减少电池的使用寿命，并且更换电池也是一件费事的事情。 自励电源技术，主要的核心技术就是独立式光隔离电流互感器，线圈由高压母线产生的规律变化的磁场激励得到的交流店，从而实现自供电。这样技术应用可以促进互感器摆脱有源实现。实现“无源化”，缺点是如果母线电流不稳定，影响供电稳定性。 3电子式电流互感器的应用配置 3.1电子式电流互感器的选型配置 根据电子式互感器研发现状，配电网IIOKV等级设备中光电、线圈电子式互感器均有挂网运行；35KV及以下配电网设备中，基本采用线圈电子式互感器为主。以某地区某110KV数字化变电站为例，110KV主设备采用GIS组合电器，配置了光纤电子式电流互感器，每个间隔1组保护线圈、1组计量线圈：额定一次电流600A，测量额定二次输出为01CF，精度0.5级；保护额定二次输出为2D41，精度5P：10KV主设备采用CGIS组合电器，线路间隔均配置了模拟量输出的低功率电子式电流互感器，额定一次电流600A，测量额定二次输出电压为150mV，精度0.5级：保护额定二次输出电压为1V，精度5P。 3.2电子式电流互感器的安装 按照安装方式，电子式互感器可分为独立支撑型、GIS型、套管型及独立悬挂型。目前，一些地区配电网一次设备主要采用集约型、小型化设备，比如GIS、CGIS、开关柜等。电子式电流互感器由于绝缘结构简单，体积和重量都远小于传统的电流互感器，更适用于小型化的设备的安装。低功率电子式电流互感器在开关柜内安装较传统电流互感器更为紧凑，节省空间。GIS设备配置了光纤电子式电流互感器。
电子式互感器分类、特点及应用现状分析
电子式互感器的现状与发展前景 随着电力传输容量的增加，运行电压等级越来越高，传统的电磁式电流，电压互感器暴露出如绝缘要求高，磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点，成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。 早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号，也称为光电式互感器。2002年，IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势，制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044 -8标准，明确了电子式互感器的定义及相成的技术规范。 根据IEC60044-7标准，EVT采用电阻分压器.电容分压器或光学装置作为一次转换部件，利用光纤怍为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 根据IEC600448标准，ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件，利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 电子式互感器的分类 几十年来，电子式互感器产品的种类已经被开发出很多，根据原理的不同，电子式互感器可分为无源式和有源式2类。所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电于式互感器，而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。 无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，备种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差，装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。 有源式电子式互感器的原理大都比较简单，已被广泛接受。无源式EVT主要利用传统的电阻分压器，电容分压器以及单个电容器测量电压值。在有源式ECT中，作为一次电流采样传感头的元件有传统的电磁式电流互感器、分流器和Rogowski线圈等。
零序电流互感器原理、作用及如何使用
一零序电流互感器原理、作用及如何使用 答:原理：零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。 作用：当电路中发生触电或漏电故障时，保护动作，切断电源。 使用：可在三相线路上各装一个电流互感器，或让三相导线一起穿过一零序电流互感器，也可在中性线N上安装一个零序电流互感器，利用其来检测三相的电流矢量和. 二零序电流互感器它的零序的涵义是什么？它主要的功能与作用是什么？ 答：如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流） 这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。 产生零序电流的两个条件: 1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生； 2、零序电流有通路。 以上两个条件缺一不可。因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。 零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC 三：在矿用开关里的馈电开关中,零序电流互感器与三相电抗器的作用分别是什么?零序电流与零序电压的区别是什么?选择性漏电是怎么实现的? 答：零序电流互感器的作用是使电流实现方向保护，真正实现选择性漏电保护，三相电抗器的作用是能在电路中起到阻抗的作用的。零序电流是三相电流不平衡所产生的，如漏电、三相电压不平衡时所产生。选择性漏电是通过电流的方向实现的，在总开关时，电流是从电源到负荷端流入进行检测，在分开关时，电流是从负荷端到电源端流入进行检测，零序电流互感器一般都用在检测零序电流从负荷端流入时实现选择性漏电的。
零序互感器的选择
零序互感器的选择 零序电流互感器设计选型参考 1、没有精度和变比的高灵敏度零序电流互感器 这种零序电流互感器主要用在中性点不接地或经消弧线圈接地系统。 1．1 小电流接地选线装置用零序电流互感器 小电流接地先线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一，要求零序电流互感器在一次接地电流较小时，和非金属性接地时，零序电流互感器也要有一定的输出，来满足装置启动的门坎值。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电缆将各个零序电流互感器与装置连接起来，所以电缆的阻抗就是零序电流互感器的主要负载阻抗，这种零序电流互感器的负载阻抗一般为2.5Ω左右，经过多年实践和试验得知与小电流接地选线装置配套的零 序电流互感器选用： 变比：150/5 容量：5VA 或变比：40/1 容量：2.5VA 这两种零序电流互感器在负载阻抗2.5Ω时，二次输出在20mA左右，一次零序电流40A 时，二次电流≥1A，没有严格的变比关系。 1.2 与DD11/60型继电器配套使用的零序电流互感器 DD11/60型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSφ=0.8，我公司生产的BCH-LJ（K）××A 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流60mA时零序电流互感器一次电流≤5A。 1.3 与DL11/0.2型继电器配套使用的零序电流互感器 DL11/0.2型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSφ=0.8，我公司生产的BCH-LJ（K）××B 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流0.2A时零序电流互感器一次电流≤5A。 2、有变比、容量、精度要求的零序电流互感器。 2.1 国家标准GB1208-1997 国标中规定，保护用电流互感器误差限值。 准确级额定一次电流下的电流误差% 额定一次电流下的相位差 ±(′)在额定准确限值一次电流下的复合误差% 5P ±1±60 5 10P ±3—— 10 2.2 精度与容量（额定负荷）的关系 国标中规定：“在额定频率及额定负荷下，电流误差，相位差和复合误差不超过上表所列限值。”所以所选零序电流互感器的容量要与二次回路（装置及回路）阻抗匹配，才能达到上表精度，如所选容量比实际大时零序电流互感器在使用时将出现正误差，反之则出现 负误差。 2.3 容量与二次阻抗的关系 Z=S/I2或S=I2×Z
电流互感器的设计
CT设计计算说明 I1n-----额定一次电流 I2n-----额定二次电流 A S----铁芯截面积;cm2 L C----平均磁路长;cm N K----控制匝数 N L----励磁匝数 r2-----二次绕组的电阻 L2*N2 r2=ρ55 ，Ω S2 式中ρ55-----导线在55℃时的电阻系数, Ω·mm2/m，铜导线ρ55=0.02 ; ρ75=0.0214 L2-------二次绕组导线总长, m ; N2-------二次绕组匝数; S2--------二次绕组的导线截面积, mm2 。 X2----二次绕组的漏电抗; X2选取 当I1n≤600A 时X2≈0.05～0.1Ω I1n≥600A 时X2≈0.1～0.2Ω Z2 ----二次绕组组抗Z2=√r22+ X22 U2 ----二次绕组组抗压降U2=I0×Z2; V U0 ----二次绕组端电U0=U2+E2JG; V E2JG----二次极限感应电势;V (IN)1n------额定一次安匝 (IN)2n------额定二次安匝 N1n---------一次绕组额定匝数 N2n---------二次绕组额定匝数 W2n---------额定二次负荷标称值 Z2n---------额定二次负荷; Z2n= W2n/ I2n2{例50(V A)/5(A)2=2} Z2min-------最小二次负荷; Z2min=1/4 Z2n R2n --------额定二次负荷有功分量; R2n=Z2n cosφ2=0.8Z2n,Ω R2min ------最小二次负荷有功分量; R2min=Z2min cosφ2=0.8Z2min,Ω X2n --------额定二次负荷的无功分量;X2n=Z2n cosφ2=0.6Z2n
零序电流互感器的作用及原理
（当电路中发生触电或漏电故障时，互感器二次侧输出零序电流，使所接二次线路上的设备保护动作（切断电源，报警等等）。 零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。因为当发生一相接地时，对TN-S 系统Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE和接触阻抗 Zf，即 Zs=Z1+ZPE+Zf；对于TN-C系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN 和接触电阻Zf，即 ZS=Z1+ZPEN+Zf；对于TN-C-S系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN，PE线阻抗ZPE和接触电阻Zf，即 ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf，产生的单相接地故障电流Id=220/ZS，明显大于无故障时的三相不平衡电流，只要整定合适，就可检测出发生接地故障时的零序电流，以切断故障回路。 而对IT系统，一般均是使用对供电可靠性要求较高、对单相接地不必要立即切断供电回路、但需发出绝缘破坏监察信号、以维持继续供电一段时间的工矿企业内的不配出中性线的三相三线配电线路。当单相接地时，该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和，因而容易检测出接地故障电流，故可用零序电流保护装置来监察相对地第一次接地故障。 TT 接地系统常应用于工农业、民用建筑的照明、动力混合供电的三相四线配电系统中，常发现三相不平衡电流较大，当发生一相接地时，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE，负载侧接地电阻RA和电源侧接地电阻RB，接触阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障电流Id=220/ZS，由于RA+RB》》Z1+ZPE+Zf，且RA+RB数值一般均较大，很明显TT 系统的故障环路阻抗大，产生的单接故障电流Id，远远小于不平衡电流，很难检测出故障电流，故不适用于TT接地系统。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关低压配电产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/d88441071.html,。
基于空心线圈的电子式电流互感器设计大学论文
2013届毕业生毕业设计说明书 题目: 基于空心线圈的电子式电流互感器设计 学院名称：电气工程学院班级： xxx 学生姓名： xxx 学号： xxx 指导教师： xxx 教师职称： xxx
2013年05月15日
目次 引言 (1) 1 电子式电流互感器概述 (2) 1.1 电子式电流互感器的研究背景和意义 (2) 1.2 国内外研究现状 (3) 1.3 本课题研究的目的 (4) 2 系统方案设计 (5) 2.1 系统方案论证 (5) 2.2 课题方案设计 (5) 3 电子式电流互感器传感头介绍 (7) 3.1 Rogowski线圈的结构及其工作原理 (7) 3.2 计算Rogowski线圈的互感系数 (8) 3.3 Rogowski线圈两种工作状态 (9) 4 高压端电路和供电模块 (12) 4.1 积分电路 (12) 4.2 滤波电路 (14) 4.3 A/D转换电路 (15) 4.4 电源电路 (18) 4.5 光纤收发模块 (20) 5 低压端电路 (21) 总结 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24) 附录： (26)
引言 随着电力系统的电压等级不断提高，对测量仪器的要求也越来越高，提高测量仪器的测量精度有利于电力系统安全和经济地运行。目前广泛使用的电流互感器是传统的电磁式电流互感器，但由于其本身存在缺点，人们不得不研究开发一种新型的互感器来代替它，在这个背景下，一种新型的电流互感器——电子式电流互感器随之兴起，它满足了目前电力系统中对电网电流的测量的要求，克服了传统的电磁式电流互感器的缺点，有广阔的发展空间。 本文设计的电子式电流互感器采用了Rogowski线圈、89C51单片机、MAX197 A/D转换芯片为主要部分。通过Rogowski线圈对电网中的电流进行采样，实时的分析和处理采样电流，将母线电流的实际状况显示出来，然后把信息反馈到控制室，如果电流出现异常，控制室向继电保护发出保护命令，保证电力系统的正常运行。
ZB-LJ(K)系列零序电流互感器
ZB－LJ（K）系列零序电流互感器 一、概述 保定众邦电气有限公司是高新技术企业，有长期的零序电流互感器的生产经验，质量优于国标GBl208—1997《电流互感器》。产品具有精度高、线性度好、运行可靠、安装方便、外形美观等特点，该产品已用于国家许多重点工程。 我公司生产ZB-LJ(K),系列、孔径φ40mm～φ300mm的零序电流互感器(电缆型)，用于电力系统产生零序接地电流时与继电保护装置或信号装置配合使用，使装置元件动作实现保护或监控。互感器采用ABS工程塑料外壳，全密封树脂浇注而成，外形美观、安装方便、节省安装空间。有各种容量、变比、准确限值系数的高精度零序电流互感器，产品分整体式和组合式两类，规格品种多，可适应各种保护装置的需要，和电力系统各种运行方式(中性点接地、中性点不接地、大电流接地、小电流接地、消弧线圈接地)的需要。 二、型号说明 ZB-LJ（K）□ A.B.C.J 众邦电气有限公司类别 零序电流互感器内孔直径 注：（K）--组合式 (开口式)；A:与AD11/60型继电器配合使用；B: 与DL1/0.2型继电器配合使用；C:与保护配合使用； J: 与继电保护装置配合使用；LXK:圆开口 三、使用条件 1、环境温度：－10℃~60℃ ,日平均气温不超过+40℃。 2、海拔不超过1000m (高原使用时定货时要注明)。 3、相对湿度 < 85％。 4、周围介质无导电尘埃与导电金属或使绝缘损坏的腐蚀性气体、霉菌等。 四、安装 1、整体式零序电流互感器要在敷设电缆前进行安装，电缆安装时穿过互感 器。 2、开口式互感器安装可以随时进行，具体安装方法如下： （1）、拆下互感器“ K1 ”、“ K2 ”的联接压片。 （2）、将互感器顶部两条内六角螺栓松开拆下，互感器分成两部分。
电子式电流互感器相关问题汇总
电子式电流互感器的定义 2000年，IEC根据基于光学和电子学原理的电流互感器(ECT)的发展趋势，制定了关于ECT的IEC60044-8标准，明确电子式电流互感器(Electronic Current Transformer: ECT)指采用传统电流互感器(CT),霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部分，利用光纤作为一次转换器和一次转换器之间的传输系统，并且装有电子器件作测量信号的传输和放大，其输出可以是模拟量或数字量。由于其中某些类型要利用光学器件对电流传感且全部利用光纤传输信号，故电子式电流互感器亦称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT) 电磁互感器的优点在于性能比较稳定，适合长期运行.并且具有长期的运行经验。 电磁互感器的缺点： 磁式电流4.感器(Current Transformer: CT)己暴露出下述内在的致命弱点:1绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘乃至串级绝缘都不能满足随电压等级日益增长而更为苛刻的运行条件，在超高压等级使用电磁式电流互感器会产生绝缘击穿的潜在危险;2误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由于电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急剧降低，使误差在过渡过程中上升到不能允许的程度3铁磁谐振效应：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压;4电磁式互感器含有铁芯，因此动态测量的范围小，频带窄面对暂态过程测量性能差；此外还有，输出端开路时导致高压危险; 体积重量均大，成本过高; 易产生干扰；不易与数字设备连接；因有绝缘油而导致易燃易爆炸等。已难以满足电力系统在线检测，高精度故障诊断，电力数字网发展需要 电子互感器的优点 1)数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存 和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。 2)信号光纤传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性 和可靠性。 3)无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量 范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电 站的面积，。 4)低压没有开路危险，没有因存在绝缘油而产生的易燃、易爆等危险 电子式电流互感器没有磁饱和、铁磁谐振等问题由于电磁式电流互感器使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，而电于式电流互感器采用的是磁光玻璃、光纤或电子线路。不存在这方面的问题。 电子式电流互感器绝缘结构简单，绝缘性能好。电磁式电流互感器的绝缘结构非常复杂，尤其是对于电压等级比较高的电流互感器来说，绝缘部分要消耗大量的电工材料，体积也非常庞大。而电子式电流互感器由于采用了光纤和比较轻便的绝缘子支往，其绝缘结构比较简单，绝缘性能也比较好、 (3)电子式电流互感器动态测量范围大，精度高。电网正常运行时，流过电流互感器的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，辣路故障时的电流越来越大。电磁式电流互感器f}I为存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，测量额定电流的范围从几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安墙。个电子式电流互感器可同时满足计量和继电保护的
电流互感器设计实例
电流互感器设计实例 作为磁性元件设计的最后一部分内容，我们将设计一个电流互感器。使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗。 电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢？这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。 我们通过一个实际的设计例子，可以更好地理解电流互感器的工作原理。 假设用电流互感器测量变换器的原边电流，原边10A电流对应1V电压。当然，我们可以用一个1V/ 10A=100m^的电阻来测量，但是电阻将造成的损耗为1V X1OA=1OW这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以，要选用电流互感器，如图5-26所示。 囹昴用电流菽厠互感跻碱小期耗 当然，为了减少绕组电阻，我们把原边的匝数取为1匝，同时为了使电流降到一个比较低的水平，畐I」边匝数应该比较多。如果副边匝数为N,由欧姆定律可得（10 /N）R=1V 在电阻中消耗的功率为P=（1V）2/R。我们假设消耗的功率为50mW也就是说，我们可以使用100mW规格的电阻），这就要求R不得小于20Q，如果采用20Q的电阻，由欧姆定律可得副边匝数N=200 现在我们来看磁芯，假设二极管是普通的一般的二极管，通态电压大约为1V,电流 为10A/200=50mA互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V。2 50kHz 频率工作时，磁芯上的磁感应强度不会超过 c （2Vx4ps}10B 4 ~ 200 匝XA -人 由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期（否则，磁芯无法复位）。因此A可以很小，而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定，更大的可能是由原副边之间的隔离电压来确定。如果隔离电压没有要求，磁芯的大小一般由2 00匝的绕组所占体积来确定。你可以用40号的导线流过500mA勺峰值电流，但是这种导线实在太细，一般的变压器厂家不会为你绕制。 实用提示除非一定要用，一般情况下不要使用规格小于36号线的导线。 现在我们来分析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器？已经知道副边电压只有2V,因此原边电压为2V/200=100mV如果输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10 mV电压对48V电压来说是微不足道的一一那样你可以在副边得到50mA的电流，而对原边几乎没有什么影响。假设另一种情况（不现实的），原边的输入直流电压只有5mV那么互感器的原边不可能有10mV的电压，同时由于原边阻抗（如反射副边阻抗）也比较大，决定了副边根本不可能产生50mA的电流。即使整个5mV t压全部加在原边，畐寸边也只能产生 200X 5mV=1V勺电压：不能在转换电阻上产生足够的电压。因此，电压变压器只能用作变压器，不能用来检测电流。
电缆的接地线为什么要穿过零序电流互感器
电缆的接地线为什么要穿过零序电流互感器零序电流互感器与接地线的关系应掌握一个原则：电缆两端端部接地线与电缆金属保护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链（穿过）。即当电缆接地点在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地。同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50kΩ。以上做法是为了防止电缆接地时的零序电流在零序电流互感器前面泄漏，造成误判断；经电缆金属护层流动的杂散电流由接地线流入大地，也不与零序电流互感器匝链，杂散电流也不会影响正确判断。 零序电流互感器与接地线的关系应掌握一个原则：电缆两端端部接地线与电缆金属保护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链（穿过）。即当电缆接地点在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地。同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50kΩ。以上做法是为了防止电缆接地时的零序电流在零序电流互感器前面泄漏，造成误判断；经电缆金属护层流动的杂散电流由接地线流入大地，也不与零序电流互感器匝链，杂散电流也不会影响正确判断。 1、如果单纯用于电缆接地，电缆的接地线是可以不经过电流互感器，而直接接地的。
2、如果该路出线（进线）设有零序保护，则要求取零序电流信号，该信号源就是这个电流互感器，为了准确测量这个零序电流，就要求被测的电流导体通过这个电流互感器，于是就出现了电缆的接地线通过零序电流互感器的情况。
关于电子式电流互感器的设计分析
关于电子式电流互感器的设计分析 近年来，由于社会对电能的需求量不断增加，电力企业的传输容量也在不断的增加，而电子式电流互感器的设计成功，有效的确保了电力系统运行的安全性，而且有效的降低了成本，为数字化变电站的建设奠定了良好的基础。文中从电子式电流互感器的类型和特点进行了分析，并进一步对电子式电流互感器的设计思想、光电池的选择及电源性能参数进行了具体的阐述。 标签：电子式电流互感器；高压侧电源；供能电路 前言 传统的电磁式电流互感器对于当前电力系统传输容量不断加大，而且电压等级不断提升的情况其适用性越来越差，使电力系统的发展带来了一定的制约作用。在这种情况下，开发电子式电流互感器则具有必然性，由于于其通过利用光通信及微电子技术，并采用新型的传感原理，有效的规避了传统电力互感器所存在的不足之处，利用数字信号进行输出，确保了电力系统安全、稳定的运行，不仅实现了成本的节约，而且也实现了对二次设备的优化。目前数字化变电站的建设更是需要以电子式互感器和光纤通讯网作为其基础，所以电子式电流互感器在当前电力系统运行了具有极为重要的意义。 1 电子式电流互感器类型及特点 1.1 无源式 无源式电子式电流互感器是不需要电源供电的光电电流和电压测量的装置，利用磁光晶体和光纤作为传感器，而且光纤不仅可以作为信号传输通道，而且也可作为传感元件，由于无源式互感器其种类较多，所以利用了较多的物理效应。 1.2 有源式 有源式电子式电流互感器其是以电子器件为其传感头，同时需要在一次侧提供电源，利用一次侧的采术传感器来进行取样，信号通道以光纤为主，将一次侧的光信号在地面进行处理后将其还原为被测信号。这种有源式的互感器具有非常好的绝缘性和抗电磁干扰性，而且不仅制造成本得到了有效的降低，而且无论是体积还是重量都有所减小，而且能够更好的将常规电流测量装置的优势有效的发挥出来，利用电子器件作为传感头，有效的规避了传统传感头光路复杂及对温度及振动敏感的问题。由于在有源式电流互感器上所采用的电阻和电容器件都是沿用了传统的器件，具有更高的精确度，而且结构更为简单，易与实现与计算机的联通，更具有实用性。 2 电子式电流互感器的设计思想
零序电流互感器设计选型
零序电流互感器设计选型 一、概述 零序电流互感器是用于电力电缆上的一种互感器，它的一 次绕组为穿过互感器内孔的三相一次导体电缆（或是单相电缆），它的一次电流是一次三 相电流的矢量和（在三相平衡时为0），当发生系统单相接地时或三相平衡时，矢量和不 为0，零序电流互感器的二次有电流输出，可以供给保护装置，实现保护和监控。由于电缆自身绝缘，零序电流互感器外壳也是绝缘的，所以零序电流互感器可以使 用在任一电压等级的电缆上。 二、不需要精度和变比的高灵敏度零序电流互感器 这种零序电流互感器主要用在中性点不接地或经消弧线圈接地系统。 2.1 小电流接地选线装置用零序电流互感器 小电流选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一，要求零序电流互 感器在一次接地电流较小时，和非金属性接地时，零序电流互感器也要有一定的输出， 来满足装置启动的门坎值。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电缆将各个零序电 流互感器与装置连接起来，所以电缆的阻抗就是零序电流互感器的主要负载阻抗，这种 零序电流互感器的负载阻抗一般为2.5Ω左右，经过多年实践和试验得知与小电流选线 装置配套的零序电流互感器选用： 变比：150/5 容量：5VA 或变比：40/1 容量：2.5VA 这两种零序电流互感器在负载阻抗2.5Ω时，一次1A，二次输出在20mA 左右，一次 40A 时，二次≥1A，没有严格的变比关系。 2.2 与DD11/60 型继电器配套使用的零序电流互感器 DD11/60 型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□ A 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流60MA 时，零序电流互感器一次电流≤4A。 2.3 与DL11/0.2 型继电器配套使用的零序电流互感器 DL11/0.2 型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□B 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流0.2A 时，零序电流互感器一次电流≤10A。 三、有变比、容量、精度要求的零序电流互感器。
10KV电流互感器应用
10KV电流互感器应用 摘要：随着大容量和高电压电力系统的发展，广泛用于电力系统中，起到测量和保护作用的电流互感器，开始变得越发重要。在电气工程中电流互感器是用来测量电路中电流大小的装置。电流互感器与电压互感器也称为仪器用变压器。当某一电路中的电流过大以至于不能通过仪器直接测量出来，这时在电路中电流互感器的另一侧会准确的产生成比例的小电流，这样就可以方便直接用仪器测量并记录。电流互感器同时可以隔绝待测电路中可能出现的高电压，以便保护测量仪器。在电力行业中，电流互感器广泛用在测量和保护延迟中。 一：原理 电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用，二次侧不可开路。 二：作用 电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变 比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载串联.
2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故. 3）二次侧绝对不允许开路。因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。电流互感器在正常工作时，二次侧近似于短路，若突然使其开路，则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值，铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波，其值可达到数千甚至上万伏，危及工作人员的安全及仪表的绝缘性能。 另外，一次侧开路使二次侧电压达几百伏，一旦触及将造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。 4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母线断路器、旁路断路器等回路中均设2～8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置. 5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中. 6）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧. 7）为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
零序电流互感器的原理及作用
零序电流互感器的原理及作用 原理：零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。 作用：当电路中发生触电或漏电故障时，保护动作，切断电源。 使用：可在三相线路上各装一个电流互感器，或让三相导线一起穿过一零序电流互感器，也可在中性线N上安装一个零序电流互感器，利用其来检测三相的电流矢量和。 在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0 如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。 产生零序电流的两个条件: 1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生； 2、零序电流有通路。 以上两个条件缺一不可。因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。 零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC