光电互感器范文10篇

光电互感器范文篇1

[论文摘要]对数字化变电站中光电互感器的工作原理、结构上的特点和优点进行简单分析，同时阐述光电互感器的应用对电能计量方面的影响。

数字化变电站就是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。全站采用统一的通讯规约构建通信网络，保护、测控、计量、监控、远动、VQC等系统，均用同一网络接收电流、电压和状态信息，各个系统实现信息共享。常规综自站的一次设备采集模拟量，通过电缆将模拟信号传输到测控保护装置，装置进行模数转换后处理数据，然后通过网线上将数字量传到后台监控系统。同时监控系统和测控保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号实现其功能。数字化变电站一次设备采集信息后，就地转换为数字量，通过光缆上传测控保护装置，然后传到后台监控系统，而监控系统和测控保护装置对一次设备的控制也是通过光缆传输数字信号实现其功能。

随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，对电压、电流的测量要求也在不断提高，而互感器作为连接高压与低压的一种电器设备也不断地改进和发展，其中对于衡量互感器先进与否的一个重要指标就是互感器的绝缘问题。对于传统的电磁式互感器来说，由于绝缘成本随着绝缘等级的升高成指数增长，因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求，同时传统互感器存在磁饱和的问题，造成继电保护装置的误动或拒动，而且铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直是传统互感器难以克服的困难。于是，各种针对高电压、大电流信号的测量方法便应运而生，其中，基于光学和电子学原理的测量方法，经过近三十年的发展，成为相对比较成熟、最有发展前途的一种超高压条件下的测量方法。

光电互感器指输出为小电压模拟信号或数字信号的电流电压互感器。由于模拟输出的光电互感器仍存在传统互感器的一些固有缺点，现在发展的高电压等级用光电互感器一般都用光纤输出数字信号。光电互感器与传统互感器外形相似，但体积小，重量轻，主要由传感头、绝缘支柱和光缆三部分组成。①传感头部件有罗科夫斯基线圈、采集器、A/D转换器和光发生器LED。工作原理是由罗科夫斯基线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。罗科夫斯基线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，罗科夫斯基线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用。②绝缘支柱采用硅橡胶绝缘子，内部填充固态硅胶，起到支撑、绝缘和固定光缆作用。③光缆分为数据光缆和能量光缆，从传感头通过绝缘支柱内部引下，送回主控室。④能量问题。传感头部件的电源是光电互感器的难点之一。传感头部件（采集器、A/D转换器和光发生器LED）使用微功耗装置，功率30毫瓦。

光电互感器可分为两种型式。一种是用磁光效应和电光效应直接将电流电压转变为光信号，一般称无源式；另一种是用电磁感应或分压原理将电流电压信号转变为小电压信号，再将小电压信号转换为光信号传输给二次设备，一般称有源式。无源式由于存在稳定性和可生产性较差、电子回路复杂等问题，现在主要处在实验室阶段，推广运用还有待时日。有源式的难点是提供高压端需要的工作电源，但随着激光供能和高压取能技术的突破，已得到根本上的解决。光电互感器传感头部件的能量来源有两种途径。一是从一次取能，由能量线圈感应出电流来提供能量；当一次电流太小，不足以提供能量时，使用能量光缆，由户内激光发生器通过光缆上送能量。两种方式可互为备用，自动切换。

相对于传统的电磁式互感器，光电互感器有明显的优点：（1）在高电压、大电流的测量环境中，光纤或光介质是良好的绝缘体，它可以满足高压工作环境下的绝缘要求；（2）没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电压、电流互感器漏油、爆炸等危险；（3）不会产生磁饱和及铁磁共振现象，它尤其适用于高电压、大电流环境下的故障诊断；（4）频带宽，可以从直流到几百千赫，适用于继电保护和谐波检测；（5）动态范围大，能在大的动态范围内产生高线性度的响应；（6）适应了现在电力系统的数字化信号处理要求，它还可用于以保护、监控和测量为目的高速遥感、遥测系统；（7）整套测量装置结构紧凑、重量轻、体积小；（8）各个功能模块相对独立，便于安装和维护，适于网络化测量。由于光电互感器的诸多优点，光电互感器取代传统互感器将只是一个时间问题。国际上，光电互感器已逐步成熟，正已越来越快的速度推广运用。其中ABB、西门子等公司生产的光电互感器已有十几年的成功运行业绩。采用光电互感器的数字化变电站在欧洲也已经投入运行。我国光电互感器的研制和运用相对比较落后，仅有为数不多的变电站使用了一些进口的光电互感器。国内有二十余家企业和高校涉足了光电互感器的开发，经过多年的努力，已有若干套设备在现场试运行。

我国在有源式光电互感器的研究已走在无源式的前面，有的产品已在多个变电站试运行近一年的经验，运行情况良好，可满足保护和计量的要求，并通过了部级鉴定，达到国际先进水平。同时国内的二次设备制造商开发了可与光电互感器直接接口的数字接口继电保护装置、数字接口电能表等二次设备，为光电互感器的实际应用提供了基础。

光电互感器目前存在的问题对电能计量方面的影响：

（1）由于处在研究开发中，光电互感器性能仍不稳定。对于电能计量来说，光电互感器的稳定运行是保障计量准确的前提，尤其是一些在变电站计费的电能表，更加不能忽视光电互感器的性能稳定性。

（2）温度对光电互感器的精度有较大的影响。电能计量是对精度要求较高的专业，其对精度的要求往往要高于其他专业。而绝大多数的光电互感器均是装设在户外，南方春秋两季夜晚与白天温差较大，不可避免的对电能计量带来一定影响。

光电互感器范文篇2

数字化变电站就是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。全站采用统一的通讯规约构建通信网络，保护、测控、计量、监控、远动、VQC等系统，均用同一网络接收电流、电压和状态信息，各个系统实现信息共享。常规综自站的一次设备采集模拟量，通过电缆将模拟信号传输到测控保护装置，装置进行模数转换后处理数据，然后通过网线上将数字量传到后台监控系统。同时监控系统和测控保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号实现其功能。数字化变电站一次设备采集信息后，就地转换为数字量，通过光缆上传测控保护装置，然后传到后台监控系统，而监控系统和测控保护装置对一次设备的控制也是通过光缆传输数字信号实现其功能。

随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，对电压、电流的测量要求也在不断提高，而互感器作为连接高压与低压的一种电器设备也不断地改进和发展，其中对于衡量互感器先进与否的一个重要指标就是互感器的绝缘问题。对于传统的电磁式互感器来说，由于绝缘成本随着绝缘等级的升高成指数增长，因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求，同时传统互感器存在磁饱和的问题，造成继电保护装置的误动或拒动，而且铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直是传统互感器难以克服的困难。于是，各种针对高电压、大电流信号的测量方法便应运而生，其中，基于光学和电子学原理的测量方法，经过近三十年的发展，成为相对比较成熟、最有发展前途的一种超高压条件下的测量方法。

光电互感器指输出为小电压模拟信号或数字信号的电流电压互感器。由于模拟输出的光电互感器仍存在传统互感器的一些固有缺点，现在发展的高电压等级用光电互感器一般都用光纤输出数字信号。光电互感器与传统互感器外形相似，但体积小，重量轻，主要由传感头、绝缘支柱和光缆三部分组成。①传感头部件有罗科夫斯基线圈、采集器、A/D转换器和光发生器LED。工作原理是由罗科夫斯基线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。罗科夫斯基线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，罗科夫斯基线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用。②绝缘支柱采用硅橡胶绝缘子，内部填充固态硅胶，起到支撑、绝缘和固定光缆作用。③光缆分为数据光缆和能量光缆，从传感头通过绝缘支柱内部引下，送回主控室。④能量问题。传感头部件的电源是光电互感器的难点之一。传感头部件（采集器、A/D转换器和光发生器LED）使用微功耗装置，功率30毫瓦。

光电互感器可分为两种型式。一种是用磁光效应和电光效应直接将电流电压转变为光信号，一般称无源式；另一种是用电磁感应或分压原理将电流电压信号转变为小电压信号，再将小电压信号转换为光信号传输给二次设备，一般称有源式。无源式由于存在稳定性和可生产性较差、电子回路复杂等问题，现在主要处在实验室阶段，推广运用还有待时日。有源式的难点是提供高压端需要的工作电源，但随着激光供能和高压取能技术的突破，已得到根本上的解决。光电互感器传感头部件的能量来源有两种途径。一是从一次取能，由能量线圈感应出电流来提供能量；当一次电流太小，不足以提供能量时，使用能量光缆，由户内激光发生器通过光缆上送能量。两种方式可互为备用，自动切换。

相对于传统的电磁式互感器，光电互感器有明显的优点：（1）在高电压、大电流的测量环境中，光纤或光介质是良好的绝缘体，它可以满足高压工作环境下的绝缘要求；（2）没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电压、电流互感器漏油、爆炸等危险；（3）不会产生磁饱和及铁磁共振现象，它尤其适用于高电压、大电流环境下的故障诊断；（4）频带宽，可以从直流到几百千赫，适用于继电保护和谐波检测；（5）动态范围大，能在大的动态范围内产生高线性度的响应；（6）适应了现在电力系统的数字化信号处理要求，它还可用于以保护、监控和测量为目的高速遥感、遥测系统；（7）整套测量装置结构紧凑、重量轻、体积小；（8）各个功能模块相对独立，便于安装和维护，适于网络化测量。

由于光电互感器的诸多优点，光电互感器取代传统互感器将只是一个时间问题。国际上，光电互感器已逐步成熟，正已越来越快的速度推广运用。其中ABB、西门子等公司生产的光电互感器已有十几年的成功运行业绩。采用光电互感器的数字化变电站在欧洲也已经投入运行。我国光电互感器的研制和运用相对比较落后，仅有为数不多的变电站使用了一些进口的光电互感器。国内有二十余家企业和高校涉足了光电互感器的开发，经过多年的努力，已有若干套设备在现场试运行。

我国在有源式光电互感器的研究已走在无源式的前面，有的产品已在多个变电站试运行近一年的经验，运行情况良好，可满足保护和计量的要求，并通过了部级鉴定，达到国际先进水平。同时国内的二次设备制造商开发了可与光电互感器直接接口的数字接口继电保护装置、数字接口电能表等二次设备，为光电互感器的实际应用提供了基础。

光电互感器目前存在的问题对电能计量方面的影响：

（1）由于处在研究开发中，光电互感器性能仍不稳定。对于电能计量来说，光电互感器的稳定运行是保障计量准确的前提，尤其是一些在变电站计费的电能表，更加不能忽视光电互感器的性能稳定性。

（2）温度对光电互感器的精度有较大的影响。电能计量是对精度要求较高的专业，其对精度的要求往往要高于其他专业。而绝大多数的光电互感器均是装设在户外，南方春秋两季夜晚与白天温差较大，不可避免的对电能计量带来一定影响。

光电互感器范文篇3

关键词：数字化变电站光电互感器组成传统互感器有源式无源式电能计量

数字化变电站就是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。全站采用统一的通讯规约构建通信网络，保护、测控、计量、监控、远动、VQC等系统，均用同一网络接收电流、电压和状态信息，各个系统实现信息共享。常规综自站的一次设备采集模拟量，通过电缆将模拟信号传输到测控保护装置，装置进行模数转换后处理数据，然后通过网线上将数字量传到后台监控系统。同时监控系统和测控保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号实现其功能。数字化变电站一次设备采集信息后，就地转换为数字量，通过光缆上传测控保护装置，然后传到后台监控系统，而监控系统和测控保护装置对一次设备的控制也是通过光缆传输数字信号实现其功能。

随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，对电压、电流的测量要求也在不断提高，而互感器作为连接高压与低压的一种电器设备也不断地改进和发展，其中对于衡量互感器先进与否的一个重要指标就是互感器的绝缘问题。对于传统的电磁式互感器来说，由于绝缘成本随着绝缘等级的升高成指数增长，因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求，同时传统互感器存在磁饱和的问题，造成继电保护装置的误动或拒动，而且铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直是传统互感器难以克服的困难。于是，各种针对高电压、大电流信号的测量方法便应运而生，其中，基于光学和电子学原理的测量方法，经过近三十年的发展，成为相对比较成熟、最有发展前途的一种超高压条件下的测量方法。

光电互感器指输出为小电压模拟信号或数字信号的电流电压互感器。由于模拟输出的光电互感器仍存在传统互感器的一些固有缺点，现在发展的高电压等级用光电互感器一般都用光纤输出数字信号。光电互感器与传统互感器外形相似，但体积小，重量轻，主要由传感头、绝缘支柱和光缆三部分组成。①传感头部件有罗科夫斯基线圈、采集器、A/D转换器和光发生器LED。工作原理是由罗科夫斯基线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。罗科夫斯基线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，罗科夫斯基线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用。②绝缘支柱采用硅橡胶绝缘子，内部填充固态硅胶，起到支撑、绝缘和固定光缆作用。③光缆分为数据光缆和能量光缆，从传感头通过绝缘支柱内部引下，送回主控室。④能量问题。传感头部件的电源是光电互感器的难点之一。传感头部件（采集器、A/D转换器和光发生器LED）使用微功耗装置，功率30毫瓦。

光电互感器可分为两种型式。一种是用磁光效应和电光效应直接将电流电压转变为光信号，一般称无源式；另一种是用电磁感应或分压原理将电流电压信号转变为小电压信号，再将小电压信号转换为光信号传输给二次设备，一般称有源式。无源式由于存在稳定性和可生产性较差、电子回路复杂等问题，现在主要处在实验室阶段，推广运用还有待时日。有源式的难点是提供高压端需要的工作电源，但随着激光供能和高压取能技术的突破，已得到根本上的解决。光电互感器传感头部件的能量来源有两种途径。一是从一次取能，由能量线圈感应出电流来提供能量；当一次电流太小，不足以提供能量时，使用能量光缆，由户内激光发生器通过光缆上送能量。两种方式可互为备用，自动切换。

相对于传统的电磁式互感器，光电互感器有明显的优点：（1）在高电压、大电流的测量环境中，光纤或光介质是良好的绝缘体，它可以满足高压工作环境下的绝缘要求；（2）没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电压、电流互感器漏油、爆炸等危险；（3）不会产生磁饱和及铁磁共振现象，它尤其适用于高电压、大电流环境下的故障诊断；（4）频带宽，可以从直流到几百千赫，适用于继电保护和谐波检测；（5）动态范围大，能在大的动态范围内产生高线性度的响应；（6）适应了现在电力系统的数字化信号处理要求，它还可用于以保护、监控和测量为目的高速遥感、遥测系统；（7）整套测量装置结构紧凑、重量轻、体积小；（8）各个功能模块相对独立，便于安装和维护，适于网络化测量。

由于光电互感器的诸多优点，光电互感器取代传统互感器将只是一个时间问题。国际上，光电互感器已逐步成熟，正已越来越快的速度推广运用。其中ABB、西门子等公司生产的光电互感器已有十几年的成功运行业绩。采用光电互感器的数字化变电站在欧洲也已经投入运行。我国光电互感器的研制和运用相对比较落后，仅有为数不多的变电站使用了一些进口的光电互感器。国内有二十余家企业和高校涉足了光电互感器的开发，经过多年的努力，已有若干套设备在现场试运行。

我国在有源式光电互感器的研究已走在无源式的前面，有的产品已在多个变电站试运行近一年的经验，运行情况良好，可满足保护和计量的要求，并通过了部级鉴定，达到国际先进水平。同时国内的二次设备制造商开发了可与光电互感器直接接口的数字接口继电保护装置、数字接口电能表等二次设备，为光电互感器的实际应用提供了基础。

光电互感器目前存在的问题对电能计量方面的影响：

（1）由于处在研究开发中，光电互感器性能仍不稳定。对于电能计量来说，光电互感器的稳定运行是保障计量准确的前提，尤其是一些在变电站计费的电能表，更加不能忽视光电互感器的性能稳定性。

（2）温度对光电互感器的精度有较大的影响。电能计量是对精度要求较高的专业，其对精度的要求往往要高于其他专业。而绝大多数的光电互感器均是装设在户外，南方春秋两季夜晚与白天温差较大，不可避免的对电能计量带来一定影响。

光电互感器范文篇4

随着电力工业的不断发展，电网电压等级的不断提高，对电压、电流的测量要求也在不断提高，而互感器作为连接高压与低压的一种电器设备也不断地改进和发展，其中对于衡量互感器先进与否的一个重要指标就是互感器的绝缘问题。对于传统的电磁式互感器来说，由于绝缘成本随着绝缘等级的升高成指数增长，因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求，同时传统互感器存在磁饱和的问题，造成继电保护装置的误动或拒动，而且铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直是传统互感器难以克服的困难。于是，各种针对高电压、大电流信号的测量方法便应运而生，其中，基于光学和电子学原理的测量方法，经过近三十年的发展，成为相对比较成熟、最有发展前途的一种超高压条件下的测量方法。

光电互感器指输出为小电压模拟信号或数字信号的电流电压互感器。由于模拟输出的光电互感器仍存在传统互感器的一些固有缺点，现在发展的高电压等级用光电互感器一般都用光纤输出数字信号。光电互感器与传统互感器外形相似，但体积小，重量轻，主要由传感头、绝缘支柱和光缆三部分组成。①传感头部件有罗科夫斯基线圈、采集器、A/D转换器和光发生器LED。工作原理是由罗科夫斯基线圈从一次传变信号，采集器采样后，AD转换器转换为数字信号，由LED转换为光信号，通过光缆送回主控室。罗科夫斯基线圈一般有保护、计量和测量、能量线圈，罗科夫斯基线圈形状是空心螺线管，无铁芯，填充非晶体材料，主要起支撑作用。②绝缘支柱采用硅橡胶绝缘子，内部填充固态硅胶，起到支撑、绝缘和固定光缆作用。③光缆分为数据光缆和能量光缆，从传感头通过绝缘支柱内部引下，送回主控室。④能量问题。传感头部件的电源是光电互感器的难点之一。传感头部件（采集器、A/D转换器和光发生器LED）使用微功耗装置，功率30毫瓦。

光电互感器可分为两种型式。一种是用磁光效应和电光效应直接将电流电压转变为光信号，一般称无源式；另一种是用电磁感应或分压原理将电流电压信号转变为小电压信号，再将小电压信号转换为光信号传输给二次设备，一般称有源式。无源式由于存在稳定性和可生产性较差、电子回路复杂等问题，现在主要处在实验室阶段，推广运用还有待时日。有源式的难点是提供高压端需要的工作电源，但随着激光供能和高压取能技术的突破，已得到根本上的解决。光电互感器传感头部件的能量来源有两种途径。一是从一次取能，由能量线圈感应出电流来提供能量；当一次电流太小，不足以提供能量时，使用能量光缆，由户内激光发生器通过光缆上送能量。两种方式可互为备用，自动切换。

相对于传统的电磁式互感器，光电互感器有明显的优点：（1）在高电压、大电流的测量环境中，光纤或光介质是良好的绝缘体，它可以满足高压工作环境下的绝缘要求；（2）没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电压、电流互感器漏油、爆炸等危险；（3）不会产生磁饱和及铁磁共振现象，它尤其适用于高电压、大电流环境下的故障诊断；（4）频带宽，可以从直流到几百千赫，适用于继电保护和谐波检测；（5）动态范围大，能在大的动态范围内产生高线性度的响应；（6）适应了现在电力系统的数字化信号处理要求，它还可用于以保护、监控和测量为目的高速遥感、遥测系统；（7）整套测量装置结构紧凑、重量轻、体积小；（8）各个功能模块相对独立，便于安装和维护，适于网络化测量。

由于光电互感器的诸多优点，光电互感器取代传统互感器将只是一个时间问题。国际上，光电互感器已逐步成熟，正已越来越快的速度推广运用。其中ABB、西门子等公司生产的光电互感器已有十几年的成功运行业绩。采用光电互感器的数字化变电站在欧洲也已经投入运行。我国光电互感器的研制和运用相对比较落后，仅有为数不多的变电站使用了一些进口的光电互感器。国内有二十余家企业和高校涉足了光电互感器的开发，经过多年的努力，已有若干套设备在现场试运行。

我国在有源式光电互感器的研究已走在无源式的前面，有的产品已在多个变电站试运行近一年的经验，运行情况良好，可满足保护和计量的要求，并通过了部级鉴定，达到国际先进水平。同时国内的二次设备制造商开发了可与光电互感器直接接口的数字接口继电保护装置、数字接口电能表等二次设备，为光电互感器的实际应用提供了基础。

光电互感器目前存在的问题对电能计量方面的影响：

（1）由于处在研究开发中，光电互感器性能仍不稳定。对于电能计量来说，光电互感器的稳定运行是保障计量准确的前提，尤其是一些在变电站计费的电能表，更加不能忽视光电互感器的性能稳定性。

（2）温度对光电互感器的精度有较大的影响。电能计量是对精度要求较高的专业，其对精度的要求往往要高于其他专业。而绝大多数的光电互感器均是装设在户外，南方春秋两季夜晚与白天温差较大，不可避免的对电能计量带来一定影响。

（3）电子互感器在A/D转换的过程中存在较大的角度误差。在光电互感器对采集到的模拟量转换为数字量的A/D转换中，会带来较大的角度误差，从而对电能计量的计量准确性又带来了一定的影响。

（4）与光电互感器相匹配的电能表必须具有国家法定计量检定机构的认证。由于光电互感器的结构特殊性，必须要采用与之相匹配的电能表进行计量，原先的电能表均无法实现计量功能，为此就出现了一个新的问题，新型的电能表作为一种“新”计量工具，按照国家法规就必须有具有国家法定计量检定机构的认证，因此新型电能表的认证也是必不可少的。

光电互感器范文篇5

【关键词】互感器技术；继电保护；光电式互感器

1引言

随着科技的发展，人们对电力的需求和质量要求都在不断提升，导致电网输配变容量不断增加，电网的安全保护工作压力也越来越大。作为电力系统检测、继电保护的基础，互感器技术成为电网运行中不可或缺的重要组成部分。

2互感器技术原理

互感器在原理上类似于变压器，是利用电磁感应原理将一次电压、电流转换成二次侧小电压、电流的测量设备。继电保护及测量仪表都是通过互感器二次侧电压、电流来判断二次侧运行状况，继而实现对被测电路的测量和保护工作。互感器按类型分为电压互感器和电流互感器两种。电压互感器是将一次侧高电压转变成二次侧低电压，用来测量被测电路电压的设备。电压互感器的一次线圈并联在被测回路上，并且二次回路电压较高，阻抗很大，工作电流小，如果电压互感器二次回路短路，将产生很大的短路电流，损坏电压互感器甚至危害工作人员安全[1]。因此电压互感器的二次回路不允许短路，可装设熔断保护。电流互感器是将一次侧高电流转变成二次侧低电流，用来测量被测电路输送的电流、电能等数据。电流互感器一次线圈串联在被测回路上，并且起二次回路电压很低，阻抗很小。起二次回路电流取决于一次线圈的电流大小，与其所带负荷无关。电流互感器二次回路开路，会使一次电流全部转化为励磁电流，导致互感器磁心饱和发热损坏，二次侧产生高压危害人身安全。因此电流互感器二次回路不允许开路，且不能装设熔断保护[2]。

3互感器技术继电保护的应用

3.1电压保护

电压保护是指电压互感器并联在被测电流中，测量被测电路电压峰值、有效值、零序电压、相位、频率等因数，间接控制对电压峰值过高、过电压、低电压、相位异常和频率偏高等电压异常情况进行保护切断[3]。目前通常电压保护有过电压保护、低电压保护等。过电压是指任何峰值大于正常运行下稳态电压的相应最大峰值的电压。过电压保护分为瞬态过电压和暂态过电压，瞬态过电压是指持续时间极短，如雷击、开关操作、静电放电等。瞬态过电压主要通过防雷装置保护。而暂态过电压持续时间比较长，在0.1～1000ms之间，主要有谐振过电压、甩负荷过电压、中性点漂移导致的过电压和转移过电压等。这些过电压故障严重时可能导致电器设备损坏，电器绝缘被击穿等，危害极大，严重威胁电网及用电用户安全。因此，过电压保护是继电保护中的重要项目之一。电压保护使用电压互感器并联在被测回路中，用较低的变压互感器的二次回路电压替代被测电压，以达到安全、有效的继电保护工作。

3.2过电流保护

过电流保护是指当电流超过预定最大值时，保护装置动作切断隔离过电流回路的保护。过电流保护分为短路速断保护和过负荷保护，短路速断保护是指发生相间短路或接地短路时，短路回路产生极大故障电流，保护装置动作切断被测回路的过程，过负荷短路是指线路所挂负荷容量超过了线路允许最大值，导致线路电流过高，从而使保护装置动作的过程。过电流保护通常是使用电流互感器串联在被测回路中，监测被测回路电流峰值和有效值，当被测回路出现电流大小超过设定的允许值时，互感器二次回路电流使保护装置动作，达到切断和隔离故障回路的效果。

3.3零序保护

零序保护是指在大短路电流接地系统中发生接地故障，导致线路产生零序电流、零序电压，利用这些电气量构成保护原理的接地短路保护装置。零序电流保护的原理，是在三相线路或N线上安装电流互感器（CT），利用这些CT来检测三相的电流，由此计算零序电流大小。当线路上所接的三相负荷完全平衡时，线路无接地，可正常运行；当线路上所接的三相负荷不平衡，电路产生不平衡电流，不平衡电流达到了预设的动作值时使控制继电保护装置动作，从而达到零序保护的目的。同时，当三相发生接地故障时，接地相产生一个很大的接地短路电流，此时的零序电流是三相不平衡电流与接地短路电流的矢量和，因此零序电流大小剧增，使零序保护动作，达到接地短路保护目的。

3.4差动保护

差动保护是输入设备或线轮两端电流矢量差，当电流矢量差达到设定的动作值时驱动保护装置动作，被测线路两端之间的设备。差动保护是反映被保护设备或区域两侧电流差而动作的保护装置。依照基尔霍夫定理，电路中流入同一个节点的所有电流的矢量和等于零。把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当变压器、电动机发电机等设备出现故障时，流进被故障设备的电流和流出的电流不相等，即存在差动电流。使用电流互感器（CT）检测故障设备两端电流，则流入CT电流互感器的两端电流存在一个矢量差即差动电流，当差动电流达到了设定的动作值时，使差动保护装置动作，继而达到切断故障设备和回路的效果[4]。差动保护通常作为变压器主保护，是继电保护中最重要的保护之一。

4现有互感器技术的不足

当前主流互感器技术，即电磁式互感器技术仍有很多缺陷和不足之处，使得互感器在保护工作上事故频发。（1）互感器误差。互感器容易受特定因素影响，如线圈匝数、磁芯横截面积、电流频率等因素影响，导致互感器二次回路误差较大。二次回路的小误差，则算到一次回路就是一个较大的误差，容易导致继电保护装置误动作和拒动，对电网的安全运行危害极大。电力系统中存在大量的感性负荷和容性负荷，这些感性负荷和容性负荷在一定条件下会产生谐振现象，引起谐振过电压；在系统发生单相接地故障时，导致非故障相电压升高、引起发生位移；单相接地电弧熄灭后，容易导致电压互感器的铁芯饱和。谐振现象、单相接地故障、积极单相接地短路电流电弧熄灭等，均可能引起电压互感器严重误差。在中性点不接地系统中，发生单相接地时非故障相对地电压上升到根号三倍，因单相短路接地时可带故障运行两小时，电压互感器不但误差很大而且导致过热损坏。（2）电流互感器误差。正常运行中的电流互感器产生剩磁是一种普遍存在的现象。正常工况下，剩磁不会自动消失，滞留在磁心中产生磁滞。对于长期运行的电流互感器，磁滞对测量和保护电流互感器的性能都会产生影响，使电流互感器的误差，严重时，将导致电能计量错误、继电保护误动和拒动等事故。（3）铁磁谐振。铁磁谐振是由于铁磁心的非线性特性等原因，电压互感器磁芯饱和之后发生持续性的谐振过电压现象。如果线路所带负荷呈较大感性负荷，同时带有大容量的深井泵。当系统电压出现波动或持续性谐波，电路中电流或电压发生突变，可能导致电压互感器铁心迅速饱和、感抗减小，当感抗小于容抗时，就有可能产生铁磁谐振。铁磁谐振会导致电压互感器产生很大的激磁电流和电压突变。严重时，将导致磁心的温度迅速升高，导致电压互感器烧坏。

5互感器技术的发展趋势

近年来，一种新型的光电式互感器(OCT)技术引起关注，国内外的高等院校，科研单位、制造商投入大量的资金和科研人员在不断地开发和研制各种电压等级的光电式电流互感器。光电式互感器是利用法拉第磁光效应，即当线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时，其偏振面会发生旋转，旋转角与平行于光线方向的磁场有线性关系，利用这一原理来测量被测短路电流等信息[5]。光电互感器具有以下优点：体积小，绝缘结构简单；无铁芯、无磁饱和及铁磁谐振引发的问题；具有良好的抗电磁干扰性，不会有低压侧开路出现高电压的危险；频率响应范围宽，动态范围大，测量准确度高；不充油，无燃烧、爆炸等危险；光电式互感器是能顺应电力计量与保护的数字化、微机化和自动化的新型互感器技术。但是光电式互感器技术仍有很多不足之处。其一，测量小电流时，法拉第旋转角非常小，而传感器的灵敏度有限，测信号被噪声所淹没，导致光电式互感器输出读数波动较大，线性度较差，准确度也略超出计量要求；其二，温度应力等外界因素引起的光在介质中产生双折射现象，也是降低了检测灵敏度的一大因素；其三，机械振动温度变化等因素都会引起输出光强的变化，以及传输输入光信号的光纤所表现出的偏振特性受到应力温度等因素影响，而产生部分偏振，使输入光信号进入偏振器后因为消偏而引起光强波动，导致互感器测量误差。可以看出，光电式互感器将是未来互感技术的主流，但是互感器存在不足之处，需要继续投入分析和研究。

6结语

互感器技术是继电保护的基础，在继电保护工作中占据重要地位。但由于现有的互感器仍有很多不足之处，致使继电保护工作事故时有发生，或需要投入大量运检人工，才能确保电网保护正常运行。新型电子式互感器因其线性特性好、误差小、受环境影响低等优点，将会是电磁式互感器技术的理想替代品。本文意在给广大电力工作者和相关专业讲述现有互感器技术在继电保护工作中的应用，讨论了电磁式互感器的不足，介绍了新式光电互感器技术的发展现状，呼吁广大技术人员积极投入互感器技术的研究和创新，为智能电网发展提供支持。

【参考文献】

[1]周迁.剩磁对电流互感器误差的影响[J].通信电源技术，2018，35(12)：32-33.

[2]刘天晓，晁岳振，杨绍辉.浅谈当前电力系统继电保护运行维护与应用[J].山东工业技术，2019(7)：209.

[3]杨飞.分析智能变电站继电保护检测和调试技术[J].科技与创新，2019(15)：79-80.

[4]吴路明，薛明军，陈琦，等.一起电子互感器异常引发的复杂发展性故障分析及改进[J].华电技术，2020，42(6)：10-15，30.

光电互感器范文篇6

计算机技术促进电力系统自动化的发展速度，计算机在电力系统中的发展体现在：电力系统所用的智能化设备。电力系统设备可实现在线监测。光电式电力互感器的广泛使用；适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置广泛使用；特高压电网中的二次设备的开发与应用。⑴电力系统设备的智能化。在一般电力系统里，一次设备和二次设备安装相距地点从几十米到几百米之间，使用信号较强的电力电缆和控制电流的电缆连接，电力设计一次设备智能化的含义是这样定义的：在进行一次设备设计时，同时也满足了二次设备部分或是全部的功能，可以节约不少的电力信号电缆和控制电缆，简称一次设备自带测量与自带保护。⑵电力系统中一次设备的在线监测对象电站锅炉、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机等等，对于它们运行的参数进行长期和连续的监测，这样做的目的不仅可以保证运行的设备实施状况进行监督测量，还且各种参数的变化也可以及时反映出来，一旦出现什么机器故障，可以及时的进行解决，也会对机器的维修和保养得到及时的技术支持，提高设备的利用率。⑶传输电路中不可或缺的就是光电式电力互感器，它的主要功能是保证输线电路中高电压和高电流值按照一定的堵塞比例调整至测量的标准数值。但是它也有自身的不足之处就是，电压级数升高它也会跟着升高，因此绝缘的难度相应的加大。再者就是在一些运行信号范围小的情况下会造成它出现饱和，或是导致信号变畸形。而且它是无法和微化机和具有保护设备直接接口的。⑷电力系统在采用光电互感器技术后，对于电力系统中二次设备的内部构件和功能都会发生较大的变化。这样的变化首先体现在设备内部响应的速度将会大大提升。但是这样技术的应用也存在着一点问题就是进行数值计算时，需要不同的互感器进行同步数据采样，还有就是要设计相关的高效和高速的数据通信协议。

2计算机在电力系统中的发展

计算机普及应用于电力系统中，得到了非常不错的发展，但是就目前来看，计算机技术应用于电力系统的发展也遇到了不少的问题。主要表现之一就是我国电力系统自动化的速度要远比计算机发展的速度相比，在计算机技术快速更新的时候，电力系统也在不断的更新，但也就是如此，更新的速度加快，也就更加容易产生系统知识的断层。新的技术产生往往是带着巨大的机遇，但是也会面临不少的挑战，新的计算机技术是否可以很好的和电力系统结合在一起，什么样的方式将它们连接，成为新计算机技术产生后值得思考的问题。表现之二，计算机技术的发展，要求电力系统设备也要进行相应变更，这就涉及到一个兼容性问题，电力系统对于较大电磁干扰会出现机器故障，而且每个厂家生产的设备相应的指数也会不一样，如何使电力系统与电磁环境相互统一协调，是每一个生产电力设备的厂家要克服和解决的难题。举一个例子来说，光电互感器的按照一定比例调试，在仪表范围内的高电压和强电流，因而准确的测量电压和电流的数值，这样的设备是电力系统中用于电网自动化控制系统的重要工具。如何提高设备的精确性，避免因电压过高导致的信号失控，我们要做的就是解决电磁的兼容性和绝缘技术，才可以确保设备正常准确的工作。计算机技术对于电力系统的发展具有非常重要的促进作用，这是我们在应用的过程中所看到的非常大变化，为了进一步推进计算机技术在电力系统中的发挥，作为电力部门，要重视新技术的开发研究，重视实践和理论的相结合，重视人才的引进，为提高行业的专业水平而不断的探索研究。

3结语

光电互感器范文篇7

关键词：数字化变电站；自动化技术；技术应用；功能

在社会经济与科学技术的发展带领下，自动化技术在变电站建设中的应用水平逐渐提升，其不仅有力的促进了电力系统的现代化发展，用时还有利于电网调度可靠性的有效提高，同时为该系统实现安全稳定运行提供了重要的技术支持，最终实现了变电站的数字化发展。所以，当前的设计研究人员应当对自动化技术的应用发展进行深入研究，不断实现数字化功能完善，使其服务于电力资源的合理配置并推动我国的电力行业实现不断发展。

1数字化变电站中的自动化技术应用

1.1光电量测技术

对于数字化变电站来说，传感器工程应用所具备的稳定性能是十分重要的。其主要分为光电式与电子式两种类型的电流/电压互感器。其中数字化变电站中所应用的光电测量技术主要由互感器、交换器、信息处理设备以及连接光缆共同组成。其中根据原理进行变换器分类主要分为半常规与电—光两种类型。其中，前者的电压变换原理主要是依靠电阻与电压分压实现，其中电阻的计算方式为I1=j•（L/N）•I2•（1/R+r+j•L）,R=U/I1.电流变换原理主要是依靠带铁芯微型CT来实现的。而后者的电压变换原理主要是依靠逆电压效应来实现的，电流变换主要依靠法拉第效应来实现。其主要的系统构成结构有分别针对电流采样与电压采样工作的电流变换器，以及电压变换器与光电接口装置几部分，并且利用光缆装置进行连接。图1即为光电测量技术的基本光路原理。

1.2系统中的合并单元技术

合并单元技术是数字化变电站中全新的物理元件，其合成功能主要是针对由二次转换器所提供的电流与电压数据。该系统主要是由七个以上的电流互感器与五个以上的电压互感器共同构成单元组，并将该单元组中输出的瞬间数字信号填进数据帧内，这就使得数据信号具有更高的优越性。另外，互感器与监控系统、计量与保护装置之间的联系也是利用该技术来实现的，接收由互感器传出的信号数据并将其进行转化后传出，并且在这同时进行同步信号的收集，为系统运作的二次设备进行精确的电压与电流提供。

1.3集成与智能的开关设备

对于变电站来说，其在实际工作中有必要实现一次与而二次设备的集成操作。与传统的互感器进行比较而言，光电量测系统为实现设备集成与结构优化工作创造了条件。就当前的系统研究工作已经实现了多种高压设备集成技术，其主要包括了针对互感器和断路器的量测技术、智能化的断路器以及智能开关设备等。目前已经出现了一种在SF6断路器基础上研发的半封闭组合电器，其形成原理主要是将SF6气体填充进金属壳中，并在该金属壳中将断路器、隔离与接地开关装置以及变换器进行合理组合，并利用集成开关设备系统实现出线。

1.4系统中的网络通信技术

变电站的自动化发展主要是依靠系统中的网络通信技术来实现的。而在当前的数字化变电站中常见的网络技术包括交换式的以太网技术、IEEE802.1p排队特性、虚拟化局域网以及快速生成树协议几部分。变电站在进行网络通信技术应同时主要是结合了抽象通信服务接口使其实现了自动化功能的独立性建设，有利于先进的网络技术的高效应用。同时，抽象通信服务接口中也对IED进行了隐藏，将多种功能在IED中进行存储和分配。但是也存在着部分不支持IEC61850标准的通信服务接口。在实际技术应用中，只需要引进ACSI网关装置就能实现设备接入操作。其中，IEC61850协议实现模式如图2所示。

1.5系统中IED设备的互操技术

IED设备即为智能电子装置，其可组合在一次设备当中进行应用，并且该技术的主要应用功能是为实现数据收集做准备，并对数据的输入与传输进行控制。该技术与系统中的光纤通信和二次系统技术共同投入应用，是实现对变电站进行的监控与维护工作的基础。而智能电子装置本身具备的互操技术更是为维护软硬件投资提供了支持，可实现对多种产品的有效集成。所以，在不断推进IED设备的互操技术应用的同时，还应当进一步进行技术优化，研究人员可采用一致性测试与性能测试来进行优化实验探究。

1.6系统中的信息同步技术

数字变电站系统在进行数据采样操作时，为避免由于相位与幅值差异而造成采样数据误差，应当在统一时间点进行统一化的数据信息采集。GPS接收装置应当安装在通信服务器中，为进行数据采集工作的光电式互感器等提供对时服务。同时利用网络时间协议进行间隔总线设置，以此来实现系统内的设备采样同步，并将同步时间的误差控制在1ms之内。但在收集数据同步采样过程中，系统的总线承载过大，实际误差范围应当控制在1us之内。所以，应当将以IEEE1588标准作为同步标准，在这基础上设置的时钟系统是由多个节点共同组成的，并利用网络实现节点连接。这样不仅可以实现系统网络的同步性能提高，同时避免了实际操作过程中繁琐的通信同步过程，最终实现通行时间与执行时间的有效分隔。

2数字化变电站中自动化技术的主要应用功能

2.1计算机保护功能

自动化技术的应用可实现对计算机设备的有效保护，其不仅包括了电气设备，还涵盖了自动化装置、变压器以及母线等多种系统环节。在变电站的实际运行过程中，其还具备对系统内的故障进行记录与存储的功能。同时，其还在接受控制指令的同时进行运行流程和故障信息的传递，再进一步地就设备运行故障进行正确的诊断与处理，完成定值修改与时间校对。

2.2对系统运行数据进行收集与处理

自动化技术应用的另一重要功能即为高效地对系统运行数据进行收集与处理。并且其主要的数据收集与整理工作是面对系统脉冲、状态与模拟的。其中针对系统状态的数据收集主要包括事故跳闸、断路器运行、预告信号以及隔离开关等方面的状态。而针对系统模拟的数据收集与处理工作主要包括对电压与电流等模拟的数据收集与处理。

2.3自动诊断与控制功能

在数字化变电站中运用自动化技术能实现系统本身自动化的进行诊断与检查，并根据诊断结果进行系统维护，同时在开展自动诊断功能时，其还能就系统的具体缺陷位置进行判断与显示，为系统维修工作提供了帮助。另外，该技术的应用还能保证系统操作与控制自动化的实现，相关工作人员能在实际工作中的系统设备进行远程控制。另外，自动性能的实现还对跳合闸现象进行了考虑，避免由于系统故障的意外出现而造成相关设备出现应用瘫痪，影响变电站的正常运行。在该技术的支持下，已经基本实现即使系统出现故障，操作人员依旧可依靠自动化操作来实现系统运行。

变电站的数字化发展离不开自动化技术的应用支持。其主要涉及到数字化的光电量测、单元合并、智能化开关设备、网络通信、设备互操作性能以及信息同步技术等。其在系统运行中的主要功能优势包括对计算机进行维护，精确快速的进行相关数据的收集与处理工作，自动对设备功能进行诊断以及能满足操作人员对于自动化操作与控制的需求。所以，在数字变电站中加强自动化技术的应用与发展对于实现变电站现代化发展是十分重要的，相关研究人员应当加强对该技术的应用研究。

作者:成祥祥 单位:渤海大学工学院

引用：

[1]胡晓娟.数字化变电站自动化技术的应用[J].科技资讯,2011,17:124-127.

[2]葛荣良.数字化变电站技术与应用[J].上海电力,2006,06:557-564.

[3]马天涛.自动化技术在数字化变电站中的应用分析[J].中国电力教育,2014,12:229-230.

光电互感器范文篇8

「关键词」变电站自动化数字化智能化

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现。

1、数字化变电站自动化系统的特点

1.1智能化的一次设备

一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

1.2网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

1.3自动化的运行管理系统

变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。

2、数字化变电站自动化系统的结构

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分；而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。

数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。

2.1过程层

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：（1）电力运行实时的电气量检测；（2）运行设备的状态参数检测；（3）操作控制执行与驱动。

（1）电力运行的实时电气量检测。

与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。

（2）运行设备的状态参数在线检测与统计。

变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。

（3）操作控制的执行与驱动。

操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。

2.2间隔层

间隔层设备的主要功能是：（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；（2）实施对一次设备保护控制功能；（3）实施本间隔操作闭锁功能；（4）实施操作同期及其他控制功能；（5）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；（6）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。

2.3站控层

站控层的主要任务是：（1）通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；（3）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；（4）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；（5）具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；（6）具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；（7）具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。

3、数字化变电站自动化系统中的网络选型

网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的，使得同步采样、A/D转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网（ethernet）异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化OSI七层协议，速率达到100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。

4、数字化变电站自动化系统发展中的主要问题

在三个层次中，数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上逐步发展。目前研究的主要内容集中在过程层方面，诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。国外已有一定的成熟经验，国内的大专院校、科研院所以及有关厂家都投入了相当的人力进行开发研究，并且在某些方面取得了实质性的进展。但归纳起来，目前主要存在的问题是：（1）研究开发过程中专业协作需要加强，比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关；（2）材料器件方面的缺陷及改进；（3）试验设备、测试方法、检验标准，特别是EMC（电磁干扰与兼容）控制与试验还是薄弱环节。

光电互感器范文篇9

「关键词」变电站自动化数字化智能化

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现。

1、数字化变电站自动化系统的特点

1.1智能化的一次设备

一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

1.2网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

1.3自动化的运行管理系统

变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。

2、数字化变电站自动化系统的结构

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分；而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。

数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。

2.1过程层

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：（1）电力运行实时的电气量检测；（2）运行设备的状态参数检测；（3）操作控制执行与驱动。

（1）电力运行的实时电气量检测。

与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。

（2）运行设备的状态参数在线检测与统计。

变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。

（3）操作控制的执行与驱动。

操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。

2.2间隔层

间隔层设备的主要功能是：（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；（2）实施对一次设备保护控制功能；（3）实施本间隔操作闭锁功能；（4）实施操作同期及其他控制功能；（5）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；（6）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。

2.3站控层

站控层的主要任务是：（1）通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；（3）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；（4）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；（5）具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；（6）具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；（7）具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。

3、数字化变电站自动化系统中的网络选型

网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的，使得同步采样、A/D转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网（ethernet）异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化OSI七层协议，速率达到100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。

4、数字化变电站自动化系统发展中的主要问题

在三个层次中，数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上逐步发展。目前研究的主要内容集中在过程层方面，诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。国外已有一定的成熟经验，国内的大专院校、科研院所以及有关厂家都投入了相当的人力进行开发研究，并且在某些方面取得了实质性的进展。但归纳起来，目前主要存在的问题是：（1）研究开发过程中专业协作需要加强，比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关；（2）材料器件方面的缺陷及改进；（3）试验设备、测试方法、检验标准，特别是EMC（电磁干扰与兼容）控制与试验还是薄弱环节。

光电互感器范文篇10

一、变电所自动化系统的特点

(一)一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计,简化了常规机电式继电器及控制回路的结构,数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换句话说,变电所二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序所代替,常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤替代。

(二)变电所内常规的二次设备,如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造,设备之间的连接全部采用高速的网络通信,二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口,通过网络真正实现数据共享、资源其享,常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

(三)变电所运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化;数据信息分层化、分流交换自动化;变电所运行发生故障时能即时提供故障分析报告,指出故障原因,提出故障处理意见;系统能自动发出变电所设备检修报告,即常规的变电所设备“定期检修”改变为“状态检修”。

二、变电所自动化系统的结构

在高压或超高压变电所中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电所则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电所机电一体化设计。

数字化变电所自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,根据IEC6185A通信协议草案定义,这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“所控层”。

1、过程层:该层是一次设备与二次设备的结合面,或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类:(1)电力运行实时的电气量检测;(2)运行设备的状态参数检测;(3)操作控制执行与驱动。

(1)电力运行的实时电气量检测。

它是与传统的功能一样,主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测,其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代;采集传统模拟量被直接采集数字量所取代,这样做的优点是抗干扰性能强,绝缘和抗饱和特性好,开关装置实现了小型化、紧凑化。

(2)运行设备的状态参数在线检测与统计。

变电所需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以和工作状态等数据。

(3)操作控制的执行与驱动。

操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制,电容、电抗器投切控制,断路器、刀闸合分控制,直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的,即按上层控制指令而动作,比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性,能判别命令的真伪及其合理性,还能对即将进行的动作精度进行控制,能使断路器定相合闸,选相分闸,在选定的相角下实现断路器的关合和开断,要求操作时间限制在规定的参数内。例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合,在零电流时分断等。

2、间隔层:其主要功能是:(1)汇总本间隔过程层实时数据信息;(2)实施对一次设备保护控制功能;(3)实施本间隔操作闭锁功能;(4)实施操作同期及其他控制功能;(5)对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制;(6)承上启下的通信功能,即同时高速完成与过程层及所控层的网络通信功能。必要时,上下网络接口具备双口全双工方式,以提高信息通道的冗余度,保证网络通信的可靠性。

3、所控层:其主要任务是:(1)通过两级高速网络汇总全所的实时数据信息,不断刷新实时数据库,按时登录历史数据库;(2)按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心;(3)接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行;(4)具有在线可编程的全所操作闭锁控制功能;(5)具有所内当地监控,人机联系功能,如显示、操作、打印、报警,甚至图像,声音等多媒体功能;(6)具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态,在线修改参数的功能;(7)具有变电所故障自动分析和操作培训功能。

三、变电所自动化系统中的网络选型

网络系统是数字化变电所自动化系统的命脉,它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电所自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的,使得同步采样、A/D转换,运算、输出控制命令整个流程快速,简捷,而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的,如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题,其最基本的条件是网络的适应性,关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电所自动化的技术要求。目前互联网异军突起,已经进入工业自动化过程控制领域,固化OSI七层协议,速率达到100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现,数字化变电所自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。(注:OSI模型,即开放式通信系统互联参考模型(OpenSystemInterconnectionReferenceModel),是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架,简称OSI。)

四、变电所自动化系统发展中的主要问题

主要存在的问题是:(1)研究开发过程中专业协作需要加强,比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关;(2)材料器件方面的缺陷及改进;(3)试验设备、测试方法、检验标准,特别是EMC(电磁干扰与兼容)控制与试验还是薄弱环节。