數字調制式電流互感器概念的提出已近半個(gè)世紀了，但受元器件的捆綁一貫沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。近年來(lái)ABB公司、德國RITZ公司都有一些不同類(lèi)型電子式電流互感器和電子式電壓互感器產(chǎn)品的報導。研發(fā)了220kV/1250A設備的有源電子式電流互感器/電壓互感器。樣機全體結構如圖2所示。

電流互感器設備由電流檢測單元和電壓檢測單元兩部分組成。前者選用羅柯夫斯基線(xiàn)圈作為電流傳感器，有源電子器件結束信號的數宇調制;后者選用電容分壓器作為電壓傳感器。高壓端電子線(xiàn)路電源由一個(gè)輔助電源感應線(xiàn)圈直接從母線(xiàn)上獲取。羅氏線(xiàn)圈和電源感應線(xiàn)圈安裝在母線(xiàn)上。高壓端信號調制和電源調度電路板置于·一個(gè)鐵磁屏蔽盒中,電流信號在高壓端經(jīng)AD轉化、E/O轉化后調制成光信號，經(jīng)過(guò)光纖傳送到低電位端。依據需求，可以將信號繼續用光纖傳送到遠方的控制室，也可以就地經(jīng)O/E、D/A轉化，放大成仿照電流信號,母線(xiàn)電壓經(jīng)電容分壓器轉化成低壓信號后，調制成光信號，經(jīng)光纖傳送到控制室，也可以就地經(jīng)校準、溫度補償后，給出仿照電壓信號、一個(gè)陶瓷套管既用作高壓部分元件的絕緣支撐，一起又是傳輸電流信號的光纖和電容分壓器的通道。

3.1電流互感器的電流和電壓信號測取

在有源電子式電流互感器中．作為一次電流采樣傳感頭的元件有很多種、有傳統的電磁式電流互感器、特別設計的小信號電流互感器、分流電阻器、羅柯夫斯基線(xiàn)圈等。其間羅柯夫斯基線(xiàn)圈以其超卓的頻率響應、高的檢測準確度和結構簡(jiǎn)略、本錢(qián)賤價(jià)等特性而成為首選。所以依據羅柯夫斯基線(xiàn)圈的有源ETA也就成為最具發(fā)展潛力的光電互感器產(chǎn)品，它既可以用作關(guān)閉電器GIS、插接式組合電器PASS中的電流檢測設備，又可用于敞開(kāi)式獨立有源ETA。羅柯夫斯基線(xiàn)圈是將導線(xiàn)均勻地繞在一個(gè)非磁性資料的骨架上制造而成的空心線(xiàn)圈，如圖3所示。載流導線(xiàn)從線(xiàn)圈中心穿過(guò)，當導線(xiàn)上有電流經(jīng)過(guò)期，在線(xiàn)圈的兩頭將會(huì )發(fā)生一個(gè)感應電勢e，其巨細為

由式（2)可見(jiàn)，要得到被測電流信號，有必要對線(xiàn)圈的輸出電壓信號進(jìn)行積分，這可以經(jīng)過(guò)兩種途徑結束:選用仿照積分器或選用數字積分?？傊?，經(jīng)過(guò)后續電路及相關(guān)的信號處理，咱們可以獲得被測電流信號。

在中低壓配電范疇，精細電阻分壓器、電容分壓器現已運用得比較多。運用這種電壓傳感器技能，大大簡(jiǎn)化了高壓傳感部分的設計，一起運用光纖傳輸信號，保留了光纖超卓的電氣阻隔效果，因此在本文的設計中選用了電容分壓器作為電壓取樣元件。

3.2電流互感器的信號處理設備

信號處理進(jìn)程如下:電流信號在高壓側經(jīng)取樣后．變成數字信號，經(jīng)過(guò)恰當的功率股大，驅剛友光二極管變成光信號，用光纖送到互感器下側低電壓端。電壓信號經(jīng)分壓器取樣后，變成數字信號，局樣經(jīng)過(guò)恰當的功率放大，驅動(dòng)發(fā)光二極管，也變成光信號。在互感器本體低電位例，已安股光1信虧的電流、電壓信號經(jīng)過(guò)光纖傳送到變電珀2至3在控制室經(jīng)O/E轉化后，經(jīng)過(guò)恰當調度，信號再送入工控機中進(jìn)行信號解調和處理，解調后的仿照信號可供計鼉和維護用。在信號處理單元中，瞬態(tài)信號檢測即用于維護電流、電壓信號的檢測，有必要

考慮信號處理單元的響應速度及頻帶寬度。例如220kV設備暫態(tài)康復電壓的最高固有主頻為

10kHz，如按1/10區間取樣，則E/O轉化的作業(yè)主頻帶寬有必要大于200kHz、在O/E轉化中、則需選用快速光電二極管。

3.3電流互感器的一次側電子線(xiàn)路供電問(wèn)題

一次側電子線(xiàn)路供電問(wèn)題是有源ETA中的一個(gè)要害技能，一次側電源要給傳感元件信號處理部分供應安穩的電源。有兩種思路處理這個(gè)問(wèn)題，一是從地上二次側將能量傳送到一次側供應電源，二是直接從二次側的母線(xiàn)上取電源。因為一次、二次側之間要結束徹底阻隔，所以要將二次側的能量送到一次側，最好的辦法是經(jīng)過(guò)光電轉化，用光纖來(lái)傳送:光電能量轉化一-般用大功率半導體激光二極管來(lái)結束。激光二極管作為光源供應驅動(dòng)光電池的光功率，依據設備總功率需求選用合適的光功率和輸出功率的二極管。從光纖傳輸來(lái)的能量直接耦合到一次側的光電轉化器，通常是在光電池中，將光能轉化成電能，現已有作為光電轉化的商業(yè)化的電二極管陣列可供挑選。選用地上供能的辦法，利益是電源安穩、可靠性好、不受母線(xiàn)電流的影響。但是這個(gè)供能方案一般能供應的功率比較小，通常在mW級乃至在pW級。有時(shí)這種供能方案無(wú)法供應滿(mǎn)意的能量給一次側。別的，大功率、高功率的激光二極管、光電轉化器件比較貴重．在運用壽數方面也沒(méi)有嚴格考核的報導。

因為母線(xiàn)電流改動(dòng)設計很大，以額定電流為1250A的ETA為例，母線(xiàn)穩態(tài)電流可以在5%-120%1n(額定電流）內改動(dòng)，即在62.5-1500A的設計內改動(dòng);短路缺點(diǎn)情況下、母線(xiàn)暫態(tài)電流可以到達201n，乃至更高。在這些情況下都要求能供應一次側電子線(xiàn)路所需求的安穩電源。鑒于上述要求，提出了從母線(xiàn)上直接取電源的自具型電源方案，設計作業(yè)首要會(huì )集在從一個(gè)大設計內改動(dòng)的電流源中取出--個(gè)具有必定功率安穩輸出的電壓源。自具型電源的原理圖如圖4所示、在這里咱們選用一個(gè)環(huán)形帶鐵心的感應線(xiàn)圈結束從母線(xiàn)上提取電能的功用。

即可輸出所需求的穩定電壓Ul。因此問(wèn)題可以轉化為設計一個(gè)電源感應線(xiàn)圈的負荷阻抗可控電路，當母線(xiàn)電流較小時(shí)，等效阻抗較大；當母線(xiàn)電流較大時(shí)，等效阻抗較小。合理設計可控阻抗電路，可以結束在大設計母線(xiàn)電流下供應安穩饋電電源的意圖。