全光纖電流互感器小結(jié)

1、全光纖電流互感器學(xué)習(xí)小結(jié)一、全光纖電流互感器的基本結(jié)構(gòu)：1、全光纖電流互感器結(jié)構(gòu)根據(jù)功能可以分為： 光纖傳感器，光學(xué)傳輸單元, 合并單元三部分組成。光纖傳感器部分由 1/4波片，感應(yīng)光纖和反射鏡組成， 通過熔接形成一個無源傳感器件， 這部分在高壓一次設(shè)備側(cè)。在復(fù)合絕緣子中布 置了保偏光纖，在互感器的底座裝有偏振器和調(diào)制器兩個光學(xué)元件， 調(diào)制信號由 合并單元提供，無需外部供電。光纖傳感器和合并單元之間采用標準的單模通信 光纖。圖1、全光纖電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖2、以ALSTON全光纖CT為例對其結(jié)構(gòu)進行介紹，其電流互感器就地端子箱 如下圖，其中主要包括偏振器，調(diào)制器，溫度傳感器，其端子箱主要作用有

2、接收 合并單元提供的調(diào)制信號，光纖溫度測量給合并單元用于計算溫度補償， 以及實 現(xiàn)單模通信光纖與保偏光纖的熔接。圖2、互感器本體及端子箱3、NXCT合并單元前面板上有三個指示燈和一個數(shù)字通訊RS232接口:指示燈工作狀態(tài)如下：Power:電源正常時綠色常亮；Maintenance Required:正常運行時熄滅，輕微故障時橙色常亮；4、NXCT合并單元背板結(jié)構(gòu)如圖4所示其中各個接口的作用如下：（1）:連接一次側(cè)，給測量回路提供光源，同時接收電流信息的接口；（2）:將合并單元測量的電流量經(jīng) TDM總線給需要的控制保護設(shè)備；共6路TDM 每路包含該合并單元測量的全部電流；（3） :兩個合并單元之

3、間的連接光纖，可以同步測量的電流量，使輸出的TDM 總線中含兩個機柜測量的電流。（4）：給合并單元提供兩路供電電源接線端子；(5) :合并單元連接至調(diào)制器的端子排；(6) : IDL溫度測量，用于溫度補償?shù)?，只有IDL采用的是光纖傳輸，其它電流 量用的是電纜傳輸；(7) ：合并單元電流模擬量輸出端子或裝置報警輸出。圖4、NXCT光電單元背板6fl I1rflH iI，|1 -kL時常同步七或秒曲沖5、NXCT合并單元特性如下圖所示ft字出竭口出：4踣獨立的故字接口jft館；TDM 或 IEC閃85492LE每踣同時出6個CTXW； BOMOCn2&/256踣獨覽出)頼定電療(交ft2D0mV.

4、直療 1.67V)大出(10V)AttAi SkQ (1.0PF圖5、NXCT合并單元特性同里站的數(shù)字輸出端口含有6路獨立的數(shù)字接口、全光纖電流互感器的原理:1、理論基礎(chǔ)：法拉第磁光效應(yīng)( Faraday Magneto-optioal offect )： 當線偏振光在介質(zhì)中傳播時，若在平行于光的傳播方向上加一磁場，則 光振方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)， 偏轉(zhuǎn)角度與磁感應(yīng)強度和光穿越介質(zhì)的長度的乘積成 正比，偏轉(zhuǎn)方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場。這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)或磁致旋 光效應(yīng)。薩格納克干涉原理測量( Sagnac interferometer )： 兩束相干光間光程差的任何變化會非常靈敏地導(dǎo)致干涉條紋的移動

5、。 通 過干涉條紋的移動變化可測量光程微小的改變量， 從而測得與此有關(guān)的其他 物理量(如電流)。安培環(huán)路定理 (Ampere circuital theorem) ： 沿任何一個區(qū)域邊界對磁場矢量進行積分， 其數(shù)值等于通過這個區(qū)域邊 界內(nèi)的電流的總和，這個定理與區(qū)域的形狀，距離和材料無關(guān)。按照安培定 理，相鄰導(dǎo)體產(chǎn)生的漏磁場(干擾磁場)的任何閉環(huán)矢量積分為零。也即。 臨近導(dǎo)體的干擾對全光纖互感器無任何影響。2、工作原理：如全光纖互感器結(jié)構(gòu)示意圖 1 所示，光源發(fā)出的光經(jīng)偏振器起偏成兩束相互垂直的線偏光，這兩束正交模式的光經(jīng)過14 波片后分別變成左旋和右旋模式的圓偏光進入傳感光纖，受到導(dǎo)體中電流

6、產(chǎn)生的磁場作用，左右旋 圓偏光以不同的速度傳播，從而引起光波相位的變化，光在傳感器端的鏡面 反應(yīng)后，這兩束圓偏光的偏振模式互換，通過傳感光纖再次受到磁場作用， 從而使受到作用的效果加倍。這兩束圓偏光經(jīng)過波片后恢復(fù)為線偏振光，并 在偏振器處發(fā)生干涉，通過測量干涉光強檢測出相位差，而相位差與導(dǎo)體中 的磁場強度成正比，而磁場強度與電流強度成正比，從而可以得到被測電流 的大小。傳感器輸出光強 :Pd=loss x 0.5 x Pox【1+cos ( f+ )】式中l(wèi)oss是光路損耗；Po是光源輸出光強；是調(diào)制相位； f是Farady相位；Farady 相位: f=4NVI式中N為傳感光纖的匝數(shù)；V是費

7、爾德常數(shù)；I是導(dǎo)體中的電流。、同里站（直流部分）全光纖電流互感器的使用：同里換流站閥廳直流極線、400kV母線、中性線及直流線路出口極線、 直流濾波器高壓側(cè)、直流濾波器不平衡電流測量等光 CT采用的是ALSTONS 號為NXCT屯光纖電流互感器。圖6、同里站極I全光纖電流互感器接線圖其中閥廳內(nèi)為懸吊式或自立式、直流場線路出口處為自立式。同里站直流場極線用光 CT,閥廳用光CT,直流濾波器高壓側(cè)光CT均為 每點位配置三套，對應(yīng)3個合并單元，每個合并單元提供6路獨立的TDM辦 議光接口輸出，每路TDM言號包含該合并單元接入的所有測點數(shù)據(jù)，對于極 線出口處的800kV光CT（IDL）,還有一套用于諧

8、波測量，對應(yīng)1個獨立的合 并單元，提供6路獨立的TDM協(xié)議光接口輸出（只包含IDL）。直流濾波器高壓電容器不平衡光 CT每點位配置3套，對應(yīng)另外3個合 并單元，每個合并單元提供6路獨立的TDM協(xié)議光接口輸出（包含直流濾波 器三個測點不平衡電流）。四、NXCT自檢功能：NXCT全光纖電流互感器含有全自檢功能，能夠提供設(shè)備的在線監(jiān)測功能,通過數(shù)字通訊RS232接口將電流互感器的運行情況：如光源強度，光纖通訊狀況, 光電單元功耗，系統(tǒng)溫度等參數(shù)發(fā)送到后臺，并提供報警和查詢功能“ OfaHUol Swuor Control4v *飢-MjOptical Sensor Control Panel弔戸聲fFHr茁TeC*-RFtLwr ai JMuiZ卜-:r，Gwtf | QtgfeMMl |1BWl |g 燉jrMtfCurmt 號 kwr直iMlN : JV泗2勒網(wǎng)Curfl Mr nr1電Qrrn： S 舟5w3HSrnir*HJMJtQrrft $rwBAfw0Qjmnf SerwJV frwv你圖7、全光纖電流互感器的診斷界面五、全光纖電流互感器的優(yōu)點:由于全光纖電流互感器具有絕緣無油， 無SF6或其他氣體，腔內(nèi)無任何機械 裝置；無二次開路的危險；無鐵心剩磁的問題。下表為各