数字式高压光电电流电压互感器的原理及应用
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数字式高压光电电流电压互感器的原理及应用
项舸
(遵义供电局，贵州遵义563000)
摘要：数字式高压光电电流电压互感器精度高，安全可靠，成本低。有利于新型设备和先进技术的应用，本文首先简介了其基本构成及优点，阐述了工作原理，并通过实例进行具体分析。
关键词：光电互感器；罗可夫施基线圈；串联感应分压器；光缆
1基本构成和优点
数字式高压光电电流电压互感器(以下简称“光电互感器”)。主要由现场安装的传感器单元和安装在集控事的合并器单JLc,f t成，它们之间用光缆连接，足利用罗可夫施基．(R o gow ski)线圈以及串联感应分，E器实现的混合式交流电流电压互感器。其类型包括电压电流混合-受／(cv)，电压型(V可．电流型(c，I)，町做成支柱式、穿心和悬挂等多种形式。
图l光电互感器的基本构成
光电瓦感器的基本构成见图一l所示。其中，传感头单元的作用主要用于对一次模拟量进行转换和数字化处理，并将数字信号经光缆传送
到合并器，合并器则将该部分数字信号及来自
电磁式瓦感器的模拟信号进行合并处理，然后
以光信号的方式向其它二次设备提供数据。
光电互感器和传统电磁式电压互感器相比
较具备以下优点：
a)光电电浇巨感器具有无磁饱和、频率响应
范同宽、精度高、暂态特性好等优点。电流砭感
器测量准确度达0．1级或02s级，保护优于
5TPE。光电电压互感器采用了串联感应分压器，
测孱准确度达到02级，并解决了传统电压互感
器nT能出现铁磁谐振的问题。高低压部分的光
电隔离．使得电流瓦感器二次开路、电压互感器
二次短路叮能导致危及设备或人身安全等『nJ题
不复存在。价格低廉的光缆的应用，大大降低了
光电互感器的综合使用成本。b睬集器和合并器
通过光纤相连．增强r抗电磁干扰性能．可靠性
大大提高。c1以合成绝缘替代了传统瓦感器的电
瓷加油或SF6的绝缘结构，互感器体积更小、重
量更轻，性能也更加稳定．同时避免了传统充油
互感器渗漏油现象，运行过程中实现了免维护。
潞合光电互感器完备的自检功能，可以直接判
断出互感器异常。
2工作原理
光电电流电压互感器T作原理如图2所
示，传感头单元包括罗可夫施基线圈、串联感应
分压器、采集器等。由于罗可夫施斌线圈巾没有
铁芯，所以很小的损耗，并且不会饱和。传感头
单元与电力设备的高压部分等电位，传变后的
电压和电流模拟量|{I采集器就地转换成数字信
号。采集器与合并器问的数字信号传输及激光
电源的能豉传输全部通过光纤来进行。
为兼顾光电互感器能够与传统互感器混合
应用，合并器除了可以接收并处理来自多个采
图2光电互感器工作原理框图
其伯努利方程哟：
zI+旦+．篓=z2+旦+善+吒(12)，y zg，y z g
其中'zI z2为单位重量流体所具有的位能，即比位能。且，立为单位重量流体所具有的压
一y—y
能，即比压能。孚，芒为单位重量流体所具有
二g上g
的动能，即比动能。
在沿轴线方向．比位能为零。当射流冲击到靶体壁面上时，两相流的动能迅速转化为压能。沿轴线的速度方向垂直于靶体壁面，在该点的动能全部转化为压能，此时该点的压能达到最大值。
图7水和不同颗粒直径的速度分布曲线图
图7说明水和颗牲红射流过程巾速度是有差异的。在喷嘴入【1到j{j|l这段短埘i离中．水和颗}Z速度的变化曲线蓐别不大。但足在两丰|j流从喷嘴喷H j后水和颗粒存在一定的滑移速度，颗牲还来不及完全被l fj i压水流加速剑最大速度．在肼i离m H(3心l处速度达到最大．然后开始衰减。随着射流的进行．直径0．4ram的颗粒比0．1m m、0．2m m颗粒的速度衰减得要慢，这是因
为不同的质量导致惯性不一样。所以在高压水
切割过程中。一般选择60-80目的颗粒。由于喷
嘴直径的限制．颗粒直径也不能过大，否则会使
喷嘴磨损加剧，局部阻力变大，达不到预定的效
果。
通过改变系统压力，让系统压力分别为
5M pa,10M pa,30M pa,40M pa,再改变靶距，让靶距
分别为50Tnlll．100ml Il’150mn洳I啦50nIIIl'进
行模拟。
系统压力04m
图8系统压力与射流打击压力关系图
图8说明’巧喷射靶距一定时．射流轴心的
打击压力随着射流压力的增大而增大。当系统
压力一定时．随着靶册i的增加．喷射打击压力却
呈现递减趋势。闪此，喷射打击压力与系统压力
成正比，与喷射的靶距成反比。
3结论
通过对高压磨料水射流流场压力场进行数
值模拟，对在一定的压力下。等直径的喷嘴fl{口
处的液l嗣两相流的定性分析．得}}{水和颗粒的
速度变化曲线，水和颗糙在射流过程ff l速度的
差别不大。两相射流轴线向垂直与靶体壁面
处的压力最大．这与工程实际相符合．证明了该
数值模拟的正确性。圆锥型的喷嘴在射流效果
方面要好于圆柱型；在射流过程中不同的颗粒
直径对水的速度影响不大，颗粒直径小的比颗
粒直径达的速度衰减得快。喷射打击压力与系
统压力成正比。与喷射的靶距成反比。
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作者简介：聂世谦(1984一)．男．山东枣庄
人。硕士研究生。研究向：计算漉体力学与工
程应用
中围新技术新产品一3一：2
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