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1、哈尔滨理工大学学士学位论文电力系统用电子式互感器技术进展摘要电力系统是国民经济的命脉，互感器是电力系统中为电能测量、监控、保护等提供电流、电压信号的重要设备，其精度、可靠性能及稳定性与电力系统的安全、长期、稳定、经济运行密切相关，是电力系统中不可或缺的电力设备之一6。但是，随着我国经济建设的不断发展，电力工业也得到了迅猛的发展，电力系统输电容量不断扩大，远距离输电不断增加，电网电压等级不断上升，随之对电力设备小型化、智能化、准确化的要求也日益增加。目前系统中广泛运用的基于法拉第感应原理的电磁式电流互感器、电磁式电压互感器因传感机理已经呈现出了无法克服的困难，比如说绝缘、爆炸、磁干扰、磁饱和、铁
2、磁谐振、动态范围小、体积大、重量重等问题。重要的是，电力系统的发展趋势是计算机化、网络化、智能化，这些都要求互感器输出的数字化。在查了大量文献的基础上，本文全面而详尽地分析了电子式互感器的工作原理和特点，并与传统电磁式互感器进行比较，证明电子式互感器比传统电磁式互感器具有多方面的优势，可以更好的满足现代电力系统对互感器的需求，指出电子式互感器是电磁式互感器的理想替代品，为电力系统用互感器的研究指明了方向，达到了“研究规律、掌握规律、应用规律”的目的。关键词电力系统；电子式互感器；数字化；规律The development of electronic transducer which use i
3、n Electric power system AbstractElectric power is very important in our daily life as it is the lifeblood of national economy. Transformers working in power system are the indispensable electrical equipments in the power system and without transformers the measurement system, monitoring system and p
4、rotection system cannot work. The accuracy, reliability and stability of the transformer will influence the security, stability and economic operation of the power system. But in the recent years the electric power industry developed rapidly with the continuous development of Chinas economic constru
5、ction. Along with the continuous rising voltage level, the expanding transmission capacity and the increasing long-distance transmission, the modern power system calls for small size, intelligence and high accuracy power equipments. Current transformer based on Faraday principle of electromagnetic i
6、nduction possesses shortcomings like bulky, heavy, analog output, insulation difficult, magnetic saturation, small dynamic range, narrow band, flammable and so on. The more important is that the power system is tend to digital, networked and intelligent. In the basis of reading a large number of lit
7、erature. This paper is devoted to the study the working principle and characteristics of the electronic transformers, and the investigated result shows that electronic transformers possess many advantages and can better meet the needs of the modern power system comparing with the traditional transfo
8、rmers. At the same time this paper tries to point out the direction of further development of the electronic transformers. Thus, this paper achieves the purpose of To research the law, to understand the law, to use the law .Keywords power system,；electronic transformer；digital； regular不要删除行尾的分节符，此行不
9、会被打印- III -目录摘要IAbstractII第1章 绪论61.1 课题背景61.2 互感器的简介61.2.1 互感器的作用61.2.2 互感器的分类71.3 电子式互感器81.3.1 电子式互感器的分类81.3.2 电子式电流互感器的结构91.3.3 电子式电压互感器的结构111.4 电子式互感器与传统互感器的比较131.4.1 传统式互感器的特点131.4.2 电子式互感器的特点13第2章 电子式电流互感器152.1 磁光电流互感器152.1.1 磁光电流互感器的原理152.1.2 磁光电流互感器的结构162.1.3 磁光电流互感器的稳定性问题172.2 全光纤电流互感器182.2.
10、1 概述182.2.2 基于偏振检测方法的全光纤电流互感器182.2.3 基于干涉检测方法的全光纤电流互感器202.3 空心线圈电流互感器212.3.1 空心线圈原理212.3.2 空心线圈的类型232.3.3 空心线圈电流互感器性能分析242.4 补偿式光学电流互感器262.4.1 比较式光学电流互感器262.4.2 自适应式光学电流互感器28第3章 电子式电压互感器313.1 光学电压互感器313.1.1 基于Pokels效应的光学电压互感器原理313.1.2 Pockles效应电场传感头的基本结构323.2 阻容分压型电压互感器343.2.1 电阻分压型电压互感器343.2.2 电容分压
11、型电压互感器36第4章 组合式电子电流电压互感器384.1 组合式光学电子电流电压互感器384.1.1 组合式光学电子电流电压互感器的构成384.1.2 组合式光学电子电流电压互感器的分类394.1.3 组合式光学电子电流电压互感器的绝缘结构设计404.2 GIS中电子电流电压互感器414.2.1 概述414.2.2 GIS中电子式电流电压互感器的结构41第5章 全文总结与展望435.1 本文主要工作总结435.2 电子式互感器技术展望43致谢46参考文献47附录51千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstrac
12、t”这一行后加一空行- V -第1章 绪论1.1 课题背景目前电力系统大多采用的是传统的电磁式电流互感器和电压互感器来实现对电流和电压的测量。电磁式互感器经历了一百多年的发展，材料和制作工艺不断改进，为提高测量准确度而采取了各种补偿措施，电磁式互感器已经发展到一个相对比较成熟的阶段。曾经在很长一段时间内，电磁式互感器在电力系统中也具有测量准确度高和制造工艺成熟的优势，适应了电力系统的测量要求。但是，由于传统的电磁式互感器存在的绝缘、爆炸、磁干扰、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、体积大、重量重等问题，使其已经难以满足当今电力系统发展的要求，电子式互感器取代传统式互感器已经成为一种必然36。电子式互
13、感器主要由传感元件和数据处理单元组成，由于其传感机理的先进性，绝缘相对简单，不存在爆炸、磁饱和、磁干扰以及铁磁谐振的问题，动态范围大、频率响应宽，并且结构紧凑、体积小，适应传感准确化、传输光纤化、输出数字化的发展方向，使其必将成为传统电磁式互感器的换代产品。数字化变电站作为当今世界的热门话题之一，引起了各界认识的广泛关注， 随着电力系统的发展，互感器也为了适应其而不断被开发和研究，早在20世纪50年代，国外一些公司相继开始了对新型互感器的研究，并在90年代将电子式互感器应用到电力系统中。越来越多的国家把目光投向新型电子式互感器的研发，国际电工委员会也颁布了电子式互感器（IEC60044-8）的
14、标准。同时，国内也已经将此标准等同采用并转化为相应的国标：电子式电压互感器（GB20840.7-2007）和电子式电流互感器（GB20840.8-2007），为电子式互感器的技术发展奠定了一定参考基础8。1.2 互感器的简介1.2.1 互感器的作用互感器是为电力系统中电能的计量、测量、监控、保护等提供电流或者电压信号的重要电力设备1。为保证电力系统经济安全的运行，就要求被测信号能够准确的被反映出来，从而做出相关动作39。互感器是电力传输系统中连接一次和二次之间的纽带，它由一个或者多个电流或电压传感器组成，用于产生能够正确反映被测信号的量，供给其他测量仪器或者设备15。互感器的主要作用可归纳如下
15、：（1）将电力系统一次侧的电流或者电压信号传递到二次侧，供给其他测量仪表和计量装置，从而正确反映一次侧电流和电压的运行情况。（2）当电力系统发生故障时，互感器能快速感应，并且正确反映出故障状态下的电流或者电压波形，与继电保护和其他装置配合，实现对电力系统故障情况下的监测、控制和保护。（3）互感器实现了一次高压侧和二次设备侧的电气隔离，从而保证了二次设备和工作人员的安全，并且将一次侧的高电压、大电流转换为二次侧的低电压、小电流，使测量更标准化。1.2.2 互感器的分类1.按原理分（1）电磁式互感器。是按比例变换电压或者电流的设备，它是为测量仪器、仪表等提供信号的变压器。（2）电子式互感器。由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，采用光电子器件用于传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制设备的一种装置。在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。2.按用途分（1）测量用互感器。主要是在电力系统正常运行时，将大电流变成小电流，高电压变为低电压，然后与测量仪表配合，对电路的电压、电流、电能等进行监视、测量和记录。（2）保护用互感器。主要在电力系统非正常运行或者故障运行条件下，将相应的信号供给继电保护或者其他设备
