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1、全光纤电流互感器学习小结一、 全光纤电流互感器的基本结构:1、全光纤电流互感器结构根据功能可以分为：光纤传感器，光学传输单元，合并单元三部分组成。光纤传感器部分由14波片，感应光纤和反射镜组成，通过熔接形成一个无源传感器件，这部分在高压一次设备侧。在复合绝缘子中布置了保偏光纤，在互感器的底座装有偏振器和调制器两个光学元件，调制信号由合并单元提供，无需外部供电。光纤传感器和合并单元之间采用标准的单模通信光纤。图1、全光纤电流互感器结构示意图2、以ALSTON全光纤CT为例对其结构进行介绍，其电流互感器就地端子箱如下图，其中主要包括偏振器，调制器，温度传感器，其端子箱主要作用有接收合并单元提供的调
2、制信号，光纤温度测量给合并单元用于计算温度补偿，以及实现单模通信光纤与保偏光纤的熔接。 图2、互感器本体及端子箱3、NXCT合并单元前面板上有三个指示灯和一个数字通讯RS232接口:指示灯工作状态如下：Power:电源正常时绿色常亮；Maintenance Required:正常运行时熄灭，轻微故障时橙色常亮；Data Invalid：正常运行时熄灭，传输数据无效时红色常亮（相当于严重故障）。图3、NXCT光电单元前面板4、 NXCT合并单元背板结构如图4所示其中各个接口的作用如下：（1）:连接一次侧，给测量回路提供光源，同时接收电流信息的接口；（2）：将合并单元测量的电流量经TDM总线给需要
3、的控制保护设备；共6路TDM，每路包含该合并单元测量的全部电流；（3）：两个合并单元之间的连接光纤，可以同步测量的电流量，使输出的TDM总线中含两个机柜测量的电流。（4）：给合并单元提供两路供电电源接线端子；（5）：合并单元连接至调制器的端子排；（6）：IDL温度测量，用于温度补偿的，只有IDL采用的是光纤传输，其它电流量用的是电缆传输；（7）：合并单元电流模拟量输出端子或装置报警输出。图4、NXCT光电单元背板5、NXCT合并单元特性如下图所示:图5、NXCT合并单元特性同里站的数字输出端口含有6路独立的数字接口。二、全光纤电流互感器的原理：1、理论基础：法拉第磁光效应（Faraday Ma
4、gneto-optioal offect）：当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一磁场，则光振方向将发生偏转，偏转角度与磁感应强度和光穿越介质的长度的乘积成正比，偏转方向取决于介质性质和磁场。这种现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。萨格纳克干涉原理测量（Sagnac interferometer）：两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动。通过干涉条纹的移动变化可测量光程微小的改变量，从而测得与此有关的其他物理量（如电流）。安培环路定理(Ampere circuital theorem)：沿任何一个区域边界对磁场矢量进行积分，其数值等于通过这个区域边界内的电流的
5、总和，这个定理与区域的形状，距离和材料无关。按照安培定理，相邻导体产生的漏磁场（干扰磁场）的任何闭环矢量积分为零。也即。临近导体的干扰对全光纤互感器无任何影响。2、工作原理：如全光纤互感器结构示意图1所示，光源发出的光经偏振器起偏成两束相互垂直的线偏光，这两束正交模式的光经过14波片后分别变成左旋和右旋模式的圆偏光进入传感光纤，受到导体中电流产生的磁场作用，左右旋圆偏光以不同的速度传播，从而引起光波相位的变化，光在传感器端的镜面反应后，这两束圆偏光的偏振模式互换，通过传感光纤再次受到磁场作用，从而使受到作用的效果加倍。这两束圆偏光经过波片后恢复为线偏振光，并在偏振器处发生干涉，通过测量干涉光强
6、检测出相位差，而相位差与导体中的磁场强度成正比，而磁场强度与电流强度成正比，从而可以得到被测电流的大小。传感器输出光强:Pd=loss0.5Po【1+cos（f+）】 式中loss是光路损耗；Po是光源输出光强；是调制相位；f是Farady相位；Farady相位：f=4NVI式中N为传感光纤的匝数；V是费尔德常数；I是导体中的电流。三、同里站（直流部分）全光纤电流互感器的使用：同里换流站阀厅直流极线、400kV母线、中性线及直流线路出口极线、直流滤波器高压侧、直流滤波器不平衡电流测量等光CT采用的是ALSTON型号为NXCT纯光纤电流互感器。图6、同里站极I全光纤电流互感器接线图其中阀厅内为悬
7、吊式或自立式、直流场线路出口处为自立式。同里站直流场极线用光CT，阀厅用光CT，直流滤波器高压侧光CT均为每点位配置三套，对应3个合并单元，每个合并单元提供6路独立的TDM协议光接口输出，每路TDM信号包含该合并单元接入的所有测点数据，对于极线出口处的800kV光CT（IDL),还有一套用于谐波测量，对应1个独立的合并单元，提供6路独立的TDM协议光接口输出（只包含IDL）。直流滤波器高压电容器不平衡光CT每点位配置3套，对应另外3个合并单元，每个合并单元提供6路独立的TDM协议光接口输出（包含直流滤波器三个测点不平衡电流）。四、NXCT自检功能：NXCT全光纤电流互感器含有全自检功能，能够提供设备的在线监测功能，通过数字通讯RS232接口将电流互感器的运行情况:如光源强度，光纤通讯状况，光电单元功耗，系统温度等参数发送到后台，并提供报警和查询功能。图7、全光纤电流互感器的诊断界面五、全光纤电流互感器的优点：由于全光纤电流互感器具有绝缘无油，无SF6或其他气体，腔内无任何机械装置；无二次开路的危险；无铁心剩磁的问题。下表为各类电流互感器的比较：图8、各类电流互感器的比较
