電子式互感器原理、技術(shù)及應用

前言

　　電子式互感器（electronic instrument transformer）是由傳感元件和數(shù)據(jù)處理單元組成的互感器，用以測量和監(jiān)控電流、電壓等參數(shù)。由于其傳感機理先進，絕緣相對簡單，動態(tài)范圍大，頻率響應寬，準確度高，適應電能計量、保護數(shù)字化和自動化發(fā)展方向，將成為傳統(tǒng)電磁式互感器的換代產(chǎn)品。　　在電力生產(chǎn)、電力傳輸系統(tǒng)及電力設(shè)備中，使用互感器配合儀表、保護裝置測量電流、電壓和電能，計量電力系統(tǒng)各部分所耗電能，保護電力系統(tǒng)安全運行。目前，電力系統(tǒng)使用電磁式電流互感器（current transformet，CT）、電磁式電壓互感器（potential transformer，PT）測量電流、電壓已有一百多年的歷史了。但是，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷升高，傳輸?shù)碾娏θ萘吭絹碓酱?，傳統(tǒng)的電流互感器、電壓互感器因傳感機理而呈現(xiàn)出自身不可克服的問題，例如，隨著電壓等級的提高，絕緣越來越困難；含油互感器有爆炸危險，可能會突然失效；易受電磁干擾；電流互感器在故障狀態(tài)下易飽和，不能正確反映過渡過程中的非周期分量；如果電流互感器輸出端開路，會出現(xiàn)高電壓；電壓互感器易產(chǎn)生電磁諧振；體積大，重量重。重要的是，電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展趨勢是向計算機化、網(wǎng)絡化、智能化、保護、控制、測量（計量）和通信一體化的方向發(fā)展，這些都要求互感器輸出數(shù)字化。目前，已用于變電站的監(jiān)視、控制、保護等互感器雖已實現(xiàn)微機數(shù)字化，但由于提供一次部分信息的傳統(tǒng)互感器輸出為強電模擬信號（1A或5A，100V或57.7V），不能提供與數(shù)字系統(tǒng)相匹配的數(shù)字信號輸出，使得站內(nèi)二次聯(lián)線復雜，互感器負載過重，微機裝置固有的高可靠性被錯綜復雜的二次聯(lián)線所抵消。

內(nèi)容概要

本書主要介紹電子式互感器的原理、技術(shù)及應用，包括光學電流互感器、空心線圈電流互感器、鐵心線圈式低功率電流互感器、有源電子式電流互感器、光學電壓互感器、阻容分壓型電壓互感器、組合式電子電流／電壓互感器、基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口、相關(guān)標準和電子式互感器的試驗等。    本書可供從事電氣設(shè)備制造、試驗、電力系統(tǒng)運行、設(shè)計的管理人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)領(lǐng)域的教師、本科生及研究生參考。

書籍目錄

前言第1章  電子式互感器概述  1.1  互感器的簡介    1.1.1  互感器的作用    1.1.2  互感器的分類    1.1.3  電子式互感器與傳統(tǒng)互感器的區(qū)別  1.2  電子式互感器分類及構(gòu)成    1.2.1  電子式互感器分類    1.2.2  電子式電流互感器的構(gòu)成    1.2.3  電子式電壓互感器的構(gòu)成  1.3  電子式互感器的標準    1.3.1  定義    1.3.2  額定值    1.3.3  設(shè)計要求    1.3.4  試驗  參考文獻第2章  電子式電流互感器  2.1  磁光電流互感器    2.1.1  磁光電流互感器的原理    2.1.2  磁光電流互感器的結(jié)構(gòu)及材料    2.1.3  磁光電流互感器的光學器件    2.1.4  磁光電流互感器的信號處理    2.1.5  磁光電流互感器的穩(wěn)定性問題    2.1.6  磁光電流互感器的特性    2.1.7  應用  2.2  補償式光學電流互感器    2.2.1  比較式光學電流互感器    2.2.2  自適應光學電流互感器  2.3  全光纖電流互感器    2.3.1  概述    2.3.2  基于偏振檢測方法的全光纖電流互感器    2.3.3  基于干涉檢測方法的全光纖電流互感器    2.3.4  應用實例  2.4  鐵心線圈式低功率電流互感器    2.4.1  鐵心線圈式低功率電流互感器原理    2.4.2  鐵心線圈式低功率電流互感器的特點    2.4.3  鐵心線圈式低功率電流互感器的應用  2.5  空心線圈電流互感器    2.5.1  空心線圈的原理    2.5.2  平板型空心線圈    2.5.3  組合型空心線圈    2.5.4  窄帶型空心線圈    2.5.5  螺旋線型空心線圈  2.6  有源電子式電流互感器    2.6.1  有源電子式電流互感器的基本原理    2.6.2  高壓側(cè)供電電源    2.6.3  高壓側(cè)調(diào)制電路的設(shè)計與實現(xiàn)    2.6.4  應用實例  參考文獻第3章  電子式電壓互感器  3.1  光學電壓互感器    3.1.1  基于電光效應的光學電壓互感器原理    3.1.2  Pockles效應電場(電壓)傳感頭基本結(jié)構(gòu)    3.1.3  Pockels效應傳感材料    3.1.4  Pockles效應電壓互感器電壓信號獲取方式    3.1.5  Pockles效應電壓互感器的信號處理    3.1.6  Pockles效應電壓互感器的穩(wěn)定性分析    3.1.7  Pockles效應電壓互感器應用實例    3.1.8  基于逆壓電效應的電子式電壓互感器  3.2  阻容分壓型電壓互感器    3.2.1  電阻分壓型電壓互感器    3.2.2  電容分壓型電壓互感器    3.2.3  應用實例  參考文獻第4章  組合式電子電流/電壓互感器  4.1  組合式光學電流/電壓互感器    4.1.1  組合式光學電流/電壓互感器的構(gòu)成    4.1.2  OMU的分類    4.1.3  OMU的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計  4.2   GIS中電子式電流/電壓互感器    4.2.1  GIS、PASS    4.2.2  GIS中電子式電流/電壓互感器結(jié)構(gòu)    4.2.3  各種因素對測量結(jié)果的影響    4.2.4  應用實例  參考文獻第5章  基于IEC61850的電子式互感器數(shù)宇接口設(shè)計  5.1  IEC61850概述    5.1.1  IEC61850的歷史背景和組成    5.1.2  IEC61850的特點與優(yōu)勢    5.1.3  基于IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)接口模型  5.2  合并單元    5.2.1  合并單元定義    5.2.2  合并單元的功能    5.2.3  合并單元的通信方式    5.2.4  合并單元數(shù)字輸出的同步問題  5.3  基于DSP和FPGA的合并單元設(shè)計    5.3.1  FPGA控制模塊    5.3.2  DSP數(shù)據(jù)處理模塊    5.3.3  基于LAN91C111的以太網(wǎng)通信模塊    5.3.4  合并單元通信軟件設(shè)計    5.3.5  應用實例  參考文獻第6章  電子式互感器的試驗  6.1  概述    6.1.1  電子式互感器的試驗標準    6.1.2  電子式互感器的試驗項目  6.2  誤差試驗    6.2.1  概述    6.2.2  電子式互感器誤差的定義    6.2.3  誤差試驗要求    6.2.4  誤差測量系統(tǒng)    6.2.5  電子式電流互感器的復合誤差試驗  6.3  電磁兼容試驗    6.3.1  試驗要求    6.3.2  試驗及其嚴酷等級和評價準則  6.4  暫態(tài)性能試驗    6.4.1  滯留電荷重合閘    6.4.2  暫態(tài)性能試驗  6.5  低壓器件耐壓試驗    6.5.1  低壓器件的耐壓試驗    6.5.2  沖擊耐壓試驗  6.6  數(shù)字輸出驗證試驗    6.6.1  光纖傳輸    6.6.2  銅線傳輸參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　電子式互感器概述　　1.1　互感器的簡介　　1.1.1　互感器的作用　　為保證電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行，需要對電力系統(tǒng)及其電力設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進行測量，以便對其進行必要的計量、監(jiān)控和保護。互感器由連接到電力傳輸系統(tǒng)一次和二次之間的一個或多個電流或電壓傳感器組成，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置?！　』ジ衅鞯闹饕饔糜幸韵聨讉€方面?！　。?）將電力系統(tǒng)一次側(cè)的電流、電壓信息傳遞到二次側(cè)與測量儀表和計量裝置配合，可以測量一次系統(tǒng)電流、電壓和電能。　?。?）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，互感器能正確反映故障狀態(tài)下電流、電壓波形，與繼電保護和自動裝置配合，可以對電網(wǎng)各種故障構(gòu)成保護和自動控制?！　。?）通常的測量和保護裝置不能直接接到高電壓、大電流的電力回路上?；ジ衅鲗⒁淮蝹?cè)高壓設(shè)備與二次側(cè)設(shè)備及系統(tǒng)在電氣方面隔離，從而保證了二次設(shè)備和人身安全，并將一次側(cè)的高電壓、大電流變換為二次側(cè)的低電壓、小電流，使計量和繼電保護標準化。

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