電子式互感器是國內外電力行業(yè)翹首期待的一種先進的電力測量設備，其技術發(fā)展將為電力系統(tǒng)帶來諸多變革。我國智能電網全面建設開啟了電子式互感器工程應用的序幕，建立一套完備的電子式互感器實用技術體系對保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行有著重要意義。《電子式互感器原理與實用技術》總結了國網經濟技術研究院有限公司與國內相關高校、裝備制造企業(yè)在電子式互感器設備研制和工程應用中取得的創(chuàng)新成果，建立了以基礎原理、設備制造、設計方案和檢測運維為重點的完備的電子式互感器體系架構。全書包含有源、無源電子式電流和電壓互感器，囊括了在交流變電站、直流換流站、中低壓配電網、特種環(huán)境等各類場景的工程應用，實現了各類型、全電壓、多用途電子式互感器全覆蓋。圍繞推動電子式互感器實用化，全書系統(tǒng)分析了電子式互感器的4大類關鍵技術、35個難點解決方案、13個工程應用實例；深入淺出地闡述了基本原理、分析了技術演進、提出了實用化解決方案、展望了發(fā)展趨勢，對推動我國電子式互感器的理論研究、技術應用和工程建設具有重要的參考價值和指導作用。
本書是權威組織編寫，覆蓋電子式互感器原理與實用技術的一本重磅科技書
前 言
隨著我國新能源大規(guī)模的開發(fā)利用，能源生產消費再電氣化轉型，我國電網已進入廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可控、開放共享的新一代電力系統(tǒng)。在交直流混聯、電力電子化特征明顯的新型電力系統(tǒng)中，需要研究傳統(tǒng)電氣設備的適應性，以期能夠適應智能電網的要求。電流、電壓互感器是電網測量的重要設備，為繼電保護、安全穩(wěn)定控制、同步相量測量、調度SCADA、電能計量等提供基礎的電流電壓數據，其可靠性與精度在電網中占有舉足輕重的地位。常規(guī)電磁型互感器存在諸如暫態(tài)測量準確度低、絕緣安全性差、體大笨重、存在磁路飽和和鐵磁諧振等缺點。而電子式互感器具有無磁路飽和、絕緣性能好、動態(tài)范圍大、頻率響應寬、可準確測量暫態(tài)信號、消除鐵磁諧振、數字化輸出等優(yōu)點。
目前電子式互感器在直流工程中已作為首選方案普遍應用，但在交流電網中應用不多。但隨著特高壓長距離輸電以及交直流混合電網的發(fā)展，對繼電保護速動性、動態(tài)監(jiān)測寬頻性、暫態(tài)錄波準確性提出了更高要求，電子式互感器可為保護控制設備提供快速、準確的暫態(tài)量電流和電壓，從而可提升互聯電網抵御故障的能力。發(fā)展小型化、輕量化電氣設備是智能電網建設的重要方向，電子式互感器體積小、重量輕，更容易與高壓電器一體化集成設計，從而可推動變電站更加節(jié)能、節(jié)材、節(jié)地。電力電子化特征下的智能電網，要求互感器對諧波具有較強的適應性，電子式互感器無磁路飽和現象，可以準確監(jiān)測寬頻、高次諧波，是多諧波源背景下理想的測量設備。
雖然目前電子式互感器在長期運行可靠性方面還有待進一步檢驗，但因其具有理想互感器的諸多優(yōu)點，愈來愈引起國內外的廣泛關注，未來有望成為電磁型互感器的替代產品。一、電子式電流電壓傳感測量技術取得重大突破電子式互感器是國內外電力行業(yè)領域翹首期待的一種電力設備，將帶來諸多變革，自1963 年世界上第一臺電子式電流互感器Tracer在美國問世以來，電子式互感器的發(fā)展已經經歷了半個多世紀。
在發(fā)展進程中，有源電子式互感器和無源光學互感器同時存在、共同發(fā)展。在不同的階段，人們的關注重點不同。20 世紀70 年代，由于存在高壓側供能等問題，有源電子式互感器未能實現實用化。直到20 世紀80 年代中期，激光技術和光電池技術的發(fā)展使得利用高壓側激光供能成為可能，以空心線圈為代表的有源電子式互感器才得到快速發(fā)展。20 世紀90 年代以后，有源電子式互感器的研究呈現多類型、多用途的發(fā)展趨勢，取得了顯著的研究成果，有源電子式互感器開始應用于換流站等場合，并逐步與封閉組合電器和斷路器集成設計�；诜ɡ诖殴庑臒o源光學電流互感器的研究從磁光玻璃型開始，1967年由日本東京大學的學者研制。
20 世紀70 年代中后期，隨著對光纖的各種物理特性研究的不斷深入，英國電力研究中心提出了全光纖光學電流互感器，但受困于光纖的固有雙折射問題。于是，研究者的重點又轉向了磁光玻璃型光學電流互感器。從20 世紀80 年代開始，隨著溫度補償理論和方法的發(fā)展，磁光玻璃型光學電流互感器的研究進入突破性發(fā)展期，其標志性成果是1986 年在美國田納西州161kV 電網中掛網運行。20 世紀90 年代中期，隨著特種光纖技術的發(fā)展，光纖傳感新結構和抑制雙折射的研究取得了進展，全光纖光學電流互感器再次引起了研究者的關注，在此期間成立的加拿大NxtPhase 公司成為全光纖電流傳感技術領域的領跑者，并逐步推出了實用化的全光纖電流互感器及與其他設備組合的產品。
我國電子式互感器的研究始于20 世紀70 年代，早期主要是跟隨國外技術研究，研究人員主要是以高校為主。進入21 世紀，許多企業(yè)單位和科研院所加入到研究中，電子式互感器的研究逐步實現產業(yè)化，出現了一批生產電子式互感器的企業(yè)，產學研結合使我國電子式互感器技術取得了長足進步。目前我國已在電子式互感器的高精度測量技術、溫度穩(wěn)定性提升技術、抗外磁場干擾技術和抗外部振動干擾技術等關鍵技術方面取得了多項自主知識產權，并在運行規(guī)模和運行數量上國際領先，取得了豐富的現場運行和維護經驗。二、智能電網發(fā)展推動電子式互感器的工程應用我國2009 年啟動了智能電網建設，智能變電站作為智能電網的重要環(huán)節(jié)，自2011 年開始全面推廣建設，智能變電站以數字化采集、網絡化傳輸、智能化分析、模塊化建設為特征，電子式互感器因數字化、易集成的優(yōu)點，在智能變電站中得到大量應用，截至2017 年底，交流電子式互感器在我國的應用數量達到3500 臺。
目前電子式互感器在直流換流站中已處于主導地位，但在交流變電站中尚處于試點示范階段，且交流電網比直流電網具有更廣闊的應用空間。在中低壓配電網中，因電子式互感器體積小，便于在現有屏柜中加裝，適應配電自動化改造要求，也開始了小范圍的應用。針對有高頻、寬頻、暫態(tài)大電流及暫態(tài)電壓等特殊測量要求的冶金、可控核聚變等特種工業(yè)用戶，具有動態(tài)范圍大、頻率響應寬、故障響應快等特征的特種電子式互感器也得到了一定應用。在科學上沒有平坦的大道，電子式互感器在實用化進程中也暴露出諸多問題，科研人員不停地改進電子式互感器的技術，使其滿足長期可靠運行的需求。
近10 年電子式互感器的研究工作著重解決了制約其實用化的測量準確度、溫漂影響、電磁兼容、抗外部振動以及有源供能等問題，完善了設備功能，提高了設備質量；同時，通過制定更為嚴格的技術及檢測標準，推動企業(yè)改進產品設計與元器件制造工藝，提高了電子式互感器長期運行的穩(wěn)定性，電子式互感器也逐漸被用戶認可與接受。三、本書的特色和亮點本書總結了編寫組歷年研究成果，建立了以基礎原理、設備制造、設計方案和檢測運維為重點的電子式互感器完整的實用技術體系。本書包含有源、無源電子式電流和電壓互感器，囊括了在交流變電站、直流換流站、中低壓配電網、特種環(huán)境等各類場景的工程應用，實現了各類型、全電壓、多用途電子式互感器全覆蓋。圍繞推動電子式互感器實用化，本書系統(tǒng)分析了電子式互感器的5 大類關鍵技術、35 個難點解決方案、11 個工程應用實例。本書深入淺出地闡述了基本原理、分析了技術演進、提出了實用化解決方案、展望了發(fā)展趨勢，對推動電子式互感器從理論研究向工程應用，指引未來電子式互感器科學發(fā)展具有指導意義。
本書可供從事電子式互感器研究與設計工作的專家學者、工程技術人員閱讀。
全書共分10 章。第1 章介紹了電子式互感器的發(fā)展背景、技術分類和標準體系；第2 章介紹了有源電子式互感器的整體結構、傳變特性和技術原理，重點論述了高精度測量、溫度穩(wěn)定性提升、電磁干擾防護、可靠性設計及工藝4 項關鍵技術；第3 章介紹了無源光學互感器的整體結構、傳變特性和技術原理，重點論述了小電流精確測量、高次諧波測量、溫度穩(wěn)定性提升、抗外磁場干擾、抗外部振動、狀態(tài)監(jiān)測、可靠性設計與工藝7 項關鍵技術；第4 章介紹了中低壓電子式互感器的整體結構、傳變特性和技術原理，重點論述了溫升控制、安全使用、環(huán)氧澆注工藝3 項關鍵技術；第5 章介紹了高頻大電流、工頻大電流有源空心線圈互感器，直流大電流、寬頻大電流無源全光纖互感器，暫態(tài)電壓無源光學電壓互感器5 類典型特種電子式互感器的參數結構、特性技術等；第6 章介紹了電子式互感器接口裝置合并單元的功能特征、整體結構、關鍵技術、接口協(xié)議和工程應用等；第7 章論述了在交流變電站、直流換流站和中低壓配電網3 種典型場景中電子式互感器的工程設計方案；第8 章介紹了交流、直流電子式互感器試驗標準與調試要求；第9 章介紹了交流、直流電子式互感器檢修操作、巡視維護要求；第10 章對不同形式和用途的4 類實例工程進行分析。本書由國網經濟技術研究院有限公司組織編寫，第1 章由于文斌、張國慶編寫，第2 章由羅蘇南、盧為、肖智宏編寫，第3 章由劉東偉、肖浩、肖智宏、于文斌、于熙編寫，第4章余宏偉、陳啟編寫，第5 章由肖浩、李建光、余宏偉編寫，第6 章由肖智宏、谷松林編寫，第7 章由陳旭海、陳盼、肖智宏、閆培麗編寫，第8 章由王貴忠、劉穎、劉文軒編寫，第9章由韓柳、劉亞輝、黃寶瑩編寫，第10 章由谷松林、盧為、余宏偉、肖浩編寫。全書由肖智宏統(tǒng)稿。
本書在編寫期間得到國家電網公司、南瑞繼保電氣有限公司、武漢和沐電氣有限公司、北京世維通科技發(fā)展有限公司、易能乾元（北京）電力科技有限公司、中國電力科學研究院有限公司、南瑞科技股份有限公司、許繼電氣股份有限公司、北京四方繼保自動化股份有限公司、ABB（中國）有限公司、哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學、浙江大學、北京交通大學、中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司、中國能源建設集團遼寧電力勘測設計院有限公司等單位的大力支持與無私幫助，在此表示由衷感謝。此外，對在本書編寫過程中給予大力支持的中國電力出版社馬青編輯表示由衷感謝。由于本書編寫工作量大、時間倉促，難免存在不足之處，希望廣大專家和讀者批評指正。
編 者
2018 年7 月
主編肖智宏，工學博士，教授級高工。主要從事智能變電站設計技術與電力系統(tǒng)傳感光學技術研究。獲中國電力優(yōu)秀青年工程師、國家電網公司十大專業(yè)領軍人才稱號。獲省部級科技進步二等獎4項，國家電網公司科技進步一等獎1項，電力行業(yè)優(yōu)秀標準設計一等獎1項。合作出版電力專著4部、設計手冊4部，發(fā)表學術論文30余篇，獲國家發(fā)明專利10余項。本書的編寫人員來自電子式互感器研究、生產、設計、試驗和使用的第一線，具有堅實的理論功底和豐富的實踐經驗，與國內外專家學者保持著廣泛的技術交流和合作，同時也是電子式互感器技術標準與設備功能規(guī)范的主要起草人員。本書編委會：主編：肖智宏副主編：羅蘇南、宋璇坤、于文斌、劉東偉編寫組成員：韓柳、陳旭海、余宏偉、肖浩、張國慶、李建光、陳盼、盧為、陳啟、谷松林、周源、徐明、李震宇、劉有為、易永輝、 葉國雄、須雷、王貴忠、黃寶瑩、閆培麗、劉穎、于熙、劉亞輝、李永兵、劉文軒、莊博、李建華、呂銘鏑、史京楠、李深旺、程嵩、劉博陽
序
前言
第1章 概述·1
1.1 電子式互感器的發(fā)展背景 1
1.1.1 電力系統(tǒng)對互感器的需求 1
1.1.2 電子式互感器的優(yōu)點 2
1.2 電子式互感器的發(fā)展歷程 4
1.2.1 電子式電流互感器的發(fā)展 4
1.2.2 電子式電壓互感器的發(fā)展 14
1.2.3 直流電子式互感器的發(fā)展 18
1.3 電子式互感器的分類 20
1.3.1 電子式電流互感器的分類 21
1.3.2 電子式電壓互感器的分類 23
1.3.3 電子式電流電壓組合互感器 24
1.4 電子式互感器的標準體系 25
1.4.1 電子式互感器的基本概念 25
1.4.2 電子式互感器的通用結構 25
1.4.3 電子式互感器的輸出說明 26
1.4.4 電子式互感器的誤差定義 28
1.4.5 電子式互感器的標準介紹 30
1.5 電子式互感器的應用研究 33
1.5.1 電子式互感器的應用情況 33
1.5.2 電子式互感器的關鍵技術 35
參考文獻 38
第2章 有源電子式互感器 42
2.1 有源電子式互感器的整體結構 42
2.1.1 有源交流電子式互感器 42
2.1.2 有源直流電子式互感器 47
2.2 有源電子式互感器的傳變特性 49
2.2.1 有源交流電子式互感器 49
2.2.2 有源直流電子式互感器 52
2.3 有源電子式互感器的一次轉換器 55
2.3.1 基本功能 55
2.3.2 供能方式 56
2.3.3 安裝方式 57
2.4 高精度測量技術 58
2.4.1 交流電流傳感器高精度測量技術 58
2.4.2 交流電壓分壓器高精度測量技術 61
2.4.3 直流電流分流器高精度測量技術 63
2.4.4 直流電壓分壓器高精度測量技術 64
2.5 溫度穩(wěn)定性提升技術 65
2.5.1 空心線圈溫度穩(wěn)定性技術 65
2.5.2 低功率線圈溫度穩(wěn)定性技術 66
2.5.3 電壓分壓器溫度穩(wěn)定性技術 67
2.6 電磁干擾防護技術 68
2.6.1 電磁干擾的實現途徑 68
2.6.2 電磁干擾的綜合防護 69
2.6.3 空心線圈的電磁干擾防護 71
2.7 可靠性設計與制造工藝 73
2.7.1 一次轉換器的可靠性設計 73
2.7.2 光纖復合絕緣子制造工藝 74
參考文獻 76
第3章 無源光學互感器 78
3.1 無源光學互感器的整體結構 78
3.1.1 無源交流光學互感器 78
3.1.2 無源直流光學互感器 82
3.2 無源光學互感器的傳變特性 83
3.2.1 無源全光纖光學電流互感器 83
3.2.2 無源磁光玻璃光學電流互感器 90
3.2.3 無源電光晶體光學電壓互感器 95
3.2.4 無源全光纖光學電壓互感器 97
3.3 無源光學互感器的二次轉換器 98
3.3.1 全光纖光學電流互感器 98
3.3.2 磁光玻璃光學電流互感器 103
3.4 小電流精確測量技術 104
3.4.1 噪聲源的影響 104
3.4.2 噪聲特性分析 106
3.4.3 提高信噪比方法 107
3.5 高次諧波精確測量技術 110
3.5.1 FOCT 傳遞函數模型 111
3.5.2 FOCT 提升帶寬方法 113
3.6 溫度穩(wěn)定性提升技術 115
3.6.1 光源管芯溫度控制 116
3.6.2 FOCT 一次傳感器溫度自補償 117
3.6.3 FOCT 二次轉換器溫度軟補償 117
3.6.4 MOCT 自愈光學電流傳感技術 118
3.7 抗外磁場干擾技術 119
3.7.1 離散環(huán)路磁場積分 119
3.7.2 零和御磁屏蔽技術 121
3.7.3 零和御磁結構設計 122
3.8 抗外部振動技術 123
3.8.1 FOCT 光路結構抗振技術 123
3.8.2 MOCT 共模差分消振技術 124
3.9 狀態(tài)監(jiān)測技術 125
3.9.1 光源管芯溫度 125
3.9.2 光源發(fā)射光功率 127
3.9.3 探測器接收光功率 128
3.9.4 相位調制器半波電壓 129
3.9.5 傳感環(huán)工作溫度 131
3.10 高可靠性設計與制造工藝 133
3.10.1 高圓雙折射光纖拉制 133
3.10.2 保偏光纖顯微對軸熔接 134
3.10.3 磁光傳感單元非接觸光連接 135
參考文獻 136
第4章 中低壓電子式互感器 139
4.1 中低壓電子式互感器的特點與應用模式 139
4.1.1 中低壓電子式互感器的特點 139
4.1.2 中低壓電子式互感器的應用模式 140
4.2 中低壓電子式互感器的整體結構 143
4.2.1 中低壓電子式電流互感器 143
4.2.2 中低壓電子式電壓互感器 145
4.2.3 中低壓電子式電流電壓組合互感器 146
4.3 中低壓電子式互感器的傳變特性 148
4.3.1 電流傳感方式與空心線圈設計 148
4.3.2 電壓傳感方式與分壓器的設計 151
4.3.3 中低壓零序電壓測量方法 153
4.3.4 中低壓一次傳感器補償法 153
4.4 中低壓電子式互感器的一次轉換器 154
4.4.1 基本功能 154
4.4.2 積分器的時間常數 155
4.4.3 光電線性隔離技術 157
4.5 溫度穩(wěn)定性提升技術 158
4.5.1 環(huán)氧澆注互感器的溫升分析 158
4.5.2 內接采樣電阻溫升控制技術 159
4.5.3 一次傳感器的溫升控制技術 160
4.5.4 電阻分壓器的溫升控制技術 161
4.6 安全使用技術 161
4.6.1 電流互感器的等電位技術 161
4.6.2 電壓互感器的接地點選擇 162
4.7 環(huán)氧樹脂澆注制造工藝 163
4.7.1 環(huán)氧樹脂澆注的方式類別 163
4.7.2 環(huán)氧樹脂澆注的工藝過程 164
參考文獻 165
第5章 特種電子式互感器 166
5.1 特種電子式互感器的特點與應用模式 166
5.2 特種脈沖大電流有源空心線圈互感器 168
5.2.1 高頻空心線圈的參數與結構設計 168
5.2.2 高頻空心線圈的積分信號處理 174
5.3 特種工頻大電流有源空心線圈互感器 178
5.3.1 分布式空心線圈的結構設計 179
5.3.2 分布式空心線圈的測量準確度 180
5.4 特種直流大電流無源全光纖互感器 181
5.4.1 大電流非線性誤差修正方法 182
5.4.2 在線安裝的外卡式結構設計 185
5.5 特種寬頻大電流無源全光纖互感器 185
5.5.1 全光纖電流互感器的動態(tài)響應模型 186
5.5.2 全光纖電流互感器的寬頻測量特性 187
5.6 特種無源光學電壓互感器 190
5.6.1 特種高頻光學電壓互感器 190
5.6.2 自愈式光學電壓互感器 191
5.6.3 分布式光學電壓互感器 192
參考文獻 193
第6章 合并單元 195
6.1 合并單元的功能特征 195
6.2 合并單元的整體結構 196
6.2.1 硬件結構 196
6.2.2 軟件結構 198
6.3 合并單元的關鍵技術 199
6.3.1 合并單元采樣處理 199
6.3.2 合并單元采樣同步 201
6.3.3 合并單元時鐘同步 203
6.4 合并單元的接口協(xié)議 205
6.4.1 與電子式互感器的接口協(xié)議 205
6.4.2 與二次設備的接口協(xié)議 206
6.5 合并單元的工程應用方案 210
6.5.1 技術參數與設備選型 210
6.5.2 交流變電站典型配置方案 212
6.5.3 直流換流站典型配置方案 214
參考文獻 218
第7章 電子式互感器工程應用方案 220
7.1 交流電子式互感器 220
7.1.1 技術參數與設備選型 220
7.1.2 有源交流電子式電流互感器 223
7.1.3 無源磁光玻璃光學電流互感器 231
7.1.4 無源全光纖光學電流互感器 234
7.1.5 無源光學電壓互感器 237
7.1.6 交流變電站典型配置方案 238
7.2 直流電子式互感器 242
7.2.1 技術參數與設備選型 242
7.2.2 有源直流電子式電流互感器 245
7.2.3 無源直流光學電流互感器 248
7.2.4 直流電壓分壓器 251
7.2.5 直流換流站典型配置方案 255
7.3 中低壓電子式互感器 256
7.3.1 技術參數與設備選型 256
7.3.2 開關柜用電子式互感器 260
7.3.3 柱上斷路器用電子式互感器 262
7.3.4 配電網工程典型配置方案 263
7.4 電子式互感器的輸出接口 265
7.4.1 輸出接口的參數設置 265
7.4.2 輸出接口的技術要求 266
7.5 電子式互感器的接地設計 267
7.5.1 電子式互感器接地的技術特征 267
7.5.2 電子式互感器接地的功能分類 267
7.5.3 電子式互感器接地的設計方案 268
參考文獻 270
第8章 電子式互感器試驗與調試 272
8.1 整體試驗 272
8.1.1 試驗分類 272
8.1.2 準確度試驗 274
8.1.3 溫升試驗 276
8.1.4 振動試驗 278
8.2 交流電子式互感器相關試驗 279
8.2.1 測量級準確度試驗 279
8.2.2 保護級準確度試驗 280
8.2.3 復合誤差和暫態(tài)性能試驗 281
8.2.4 長期性能帶電考核試驗 282
8.2.5 暫態(tài)電磁干擾試驗 283
8.3 直流電子式互感器相關試驗 284
8.3.1 測量準確度試驗 284
8.3.2 極性反轉試驗 285
8.3.3 階躍響應試驗 285
8.3.4 頻率響應試驗 286
8.4 現場檢驗與調試驗收試驗 287
8.4.1 電子式互感器的現場檢驗 287
8.4.2 電子式互感器的調試試驗 288
8.4.3 電子式互感器的驗收試驗 288
參考文獻 289
第9章 電子式互感器運維與檢修 291
9.1 交流電子式互感器 291
9.1.1 運行維護影響 291
9.1.2 設備檢修與操作 292
9.1.3 設備巡視與維護 294
9.2 直流電子式互感器 297
9.2.1 運行維護影響 297
9.2.2 設備檢修與操作 298
9.2.3 設備巡視與維護 300
參考文獻 302
第10章 工程案例 304
10.1 智能變電站工程案例 304
10.1.1 新一代智能變電站示范工程 304
10.1.2 許昌皓月220kV 智能變電站 308
10.1.3 朝陽何家220kV 智能變電站 310
10.2 直流輸電工程案例 312
10.2.1 沂南特高壓換流站工程 313
10.2.2 廈門柔性直流輸電工程 316
10.3 中低壓配電網工程案例 318
10.3.1 開關柜用電子式互感器 318
10.3.2 環(huán)網柜用電子式互感器 319
10.3.3 充氣配電設備用電子式互感器 320
10.3.4 柱上開關用電子式互感器 321
10.3.5 接地故障指示器用電子式互感器 322
10.4 特種電流測量工程案例 322
10.4.1 某電石冶煉爐工程 323
10.4.2 某600kA 電解鋁工程 324
10.4.3 某超導托卡馬克實驗裝置 325
參考文獻 327
索引 328
序
前言
第1章 概述·1
1.1 電子式互感器的發(fā)展背景 1
1.1.1 電力系統(tǒng)對互感器的需求 1
1.1.2 電子式互感器的優(yōu)點 2
1.2 電子式互感器的發(fā)展歷程 4
1.2.1 電子式電流互感器的發(fā)展 4
1.2.2 電子式電壓互感器的發(fā)展 14
1.2.3 直流電子式互感器的發(fā)展 18
1.3 電子式互感器的分類 20
1.3.1 電子式電流互感器的分類 21
1.3.2 電子式電壓互感器的分類 23
1.3.3 電子式電流電壓組合互感器 24
1.4 電子式互感器的標準體系 25
1.4.1 電子式互感器的基本概念 25
1.4.2 電子式互感器的通用結構 25
1.4.3 電子式互感器的輸出說明 26
1.4.4 電子式互感器的誤差定義 28
1.4.5 電子式互感器的標準介紹 30
1.5 電子式互感器的應用研究 33
1.5.1 電子式互感器的應用情況 33
1.5.2 電子式互感器的關鍵技術 35
參考文獻 38
第2章 有源電子式互感器 42
2.1 有源電子式互感器的整體結構 42
2.1.1 有源交流電子式互感器 42
2.1.2 有源直流電子式互感器 47
2.2 有源電子式互感器的傳變特性 49
2.2.1 有源交流電子式互感器 49
2.2.2 有源直流電子式互感器 52
2.3 有源電子式互感器的一次轉換器 55
2.3.1 基本功能 55
2.3.2 供能方式 56
2.3.3 安裝方式 57
2.4 高精度測量技術 58
2.4.1 交流電流傳感器高精度測量技術 58
2.4.2 交流電壓分壓器高精度測量技術 61
2.4.3 直流電流分流器高精度測量技術 63
2.4.4 直流電壓分壓器高精度測量技術 64
2.5 溫度穩(wěn)定性提升技術 65
2.5.1 空心線圈溫度穩(wěn)定性技術 65
2.5.2 低功率線圈溫度穩(wěn)定性技術 66
2.5.3 電壓分壓器溫度穩(wěn)定性技術 67
2.6 電磁干擾防護技術 68
2.6.1 電磁干擾的實現途徑 68
2.6.2 電磁干擾的綜合防護 69
2.6.3 空心線圈的電磁干擾防護 71
2.7 可靠性設計與制造工藝 73
2.7.1 一次轉換器的可靠性設計 73
2.7.2 光纖復合絕緣子制造工藝 74
參考文獻 76
第3章 無源光學互感器 78
3.1 無源光學互感器的整體結構 78
3.1.1 無源交流光學互感器 78
3.1.2 無源直流光學互感器 82
3.2 無源光學互感器的傳變特性 83
3.2.1 無源全光纖光學電流互感器 83
3.2.2 無源磁光玻璃光學電流互感器 90
3.2.3 無源電光晶體光學電壓互感器 95
3.2.4 無源全光纖光學電壓互感器 97
3.3 無源光學互感器的二次轉換器 98
3.3.1 全光纖光學電流互感器 98
3.3.2 磁光玻璃光學電流互感器 103
3.4 小電流精確測量技術 104
3.4.1 噪聲源的影響 104
3.4.2 噪聲特性分析 106
3.4.3 提高信噪比方法 107
3.5 高次諧波精確測量技術 110
3.5.1 FOCT 傳遞函數模型 111
3.5.2 FOCT 提升帶寬方法 113
3.6 溫度穩(wěn)定性提升技術 115
3.6.1 光源管芯溫度控制 116
3.6.2 FOCT 一次傳感器溫度自補償 117
3.6.3 FOCT 二次轉換器溫度軟補償 117
3.6.4 MOCT 自愈光學電流傳感技術 118
3.7 抗外磁場干擾技術 119
3.7.1 離散環(huán)路磁場積分 119
3.7.2 零和御磁屏蔽技術 121
3.7.3 零和御磁結構設計 122
3.8 抗外部振動技術 123
3.8.1 FOCT 光路結構抗振技術 123
3.8.2 MOCT 共模差分消振技術 124
3.9 狀態(tài)監(jiān)測技術 125
3.9.1 光源管芯溫度 125
3.9.2 光源發(fā)射光功率 127
3.9.3 探測器接收光功率 128
3.9.4 相位調制器半波電壓 129
3.9.5 傳感環(huán)工作溫度 131
3.10 高可靠性設計與制造工藝 133
3.10.1 高圓雙折射光纖拉制 133
3.10.2 保偏光纖顯微對軸熔接 134
3.10.3 磁光傳感單元非接觸光連接 135
參考文獻 136
第4章 中低壓電子式互感器 139
4.1 中低壓電子式互感器的特點與應用模式 139
4.1.1 中低壓電子式互感器的特點 139
4.1.2 中低壓電子式互感器的應用模式 140
4.2 中低壓電子式互感器的整體結構 143
4.2.1 中低壓電子式電流互感器 143
4.2.2 中低壓電子式電壓互感器 145
4.2.3 中低壓電子式電流電壓組合互感器 146
4.3 中低壓電子式互感器的傳變特性 148
4.3.1 電流傳感方式與空心線圈設計 148
4.3.2 電壓傳感方式與分壓器的設計 151
4.3.3 中低壓零序電壓測量方法 153
4.3.4 中低壓一次傳感器補償法 153
4.4 中低壓電子式互感器的一次轉換器 154
4.4.1 基本功能 154
4.4.2 積分器的時間常數 155
4.4.3 光電線性隔離技術 157
4.5 溫度穩(wěn)定性提升技術 158
4.5.1 環(huán)氧澆注互感器的溫升分析 158
4.5.2 內接采樣電阻溫升控制技術 159
4.5.3 一次傳感器的溫升控制技術 160
4.5.4 電阻分壓器的溫升控制技術 161
4.6 安全使用技術 161
4.6.1 電流互感器的等電位技術 161
4.6.2 電壓互感器的接地點選擇 162
4.7 環(huán)氧樹脂澆注制造工藝 163
4.7.1 環(huán)氧樹脂澆注的方式類別 163
4.7.2 環(huán)氧樹脂澆注的工藝過程 164
參考文獻 165
第5章 特種電子式互感器 166
5.1 特種電子式互感器的特點與應用模式 166
5.2 特種脈沖大電流有源空心線圈互感器 168
5.2.1 高頻空心線圈的參數與結構設計 168
5.2.2 高頻空心線圈的積分信號處理 174
5.3 特種工頻大電流有源空心線圈互感器 178
5.3.1 分布式空心線圈的結構設計 179
5.3.2 分布式空心線圈的測量準確度 180
5.4 特種直流大電流無源全光纖互感器 181
5.4.1 大電流非線性誤差修正方法 182
5.4.2 在線安裝的外卡式結構設計 185
5.5 特種寬頻大電流無源全光纖互感器 185
5.5.1 全光纖電流互感器的動態(tài)響應模型 186
5.5.2 全光纖電流互感器的寬頻測量特性 187
5.6 特種無源光學電壓互感器 190
5.6.1 特種高頻光學電壓互感器 190
5.6.2 自愈式光學電壓互感器 191
5.6.3 分布式光學電壓互感器 192
參考文獻 193
第6章 合并單元 195
6.1 合并單元的功能特征 195
6.2 合并單元的整體結構 196
6.2.1 硬件結構 196
6.2.2 軟件結構 198
6.3 合并單元的關鍵技術 199
6.3.1 合并單元采樣處理 199
6.3.2 合并單元采樣同步 201
6.3.3 合并單元時鐘同步 203
6.4 合并單元的接口協(xié)議 205
6.4.1 與電子式互感器的接口協(xié)議 205
6.4.2 與二次設備的接口協(xié)議 206
6.5 合并單元的工程應用方案 210
6.5.1 技術參數與設備選型 210
6.5.2 交流變電站典型配置方案 212
6.5.3 直流換流站典型配置方案 214
參考文獻 218
第7章 電子式互感器工程應用方案 220
7.1 交流電子式互感器 220
7.1.1 技術參數與設備選型 220
7.1.2 有源交流電子式電流互感器 223
7.1.3 無源磁光玻璃光學電流互感器 231
7.1.4 無源全光纖光學電流互感器 234
7.1.5 無源光學電壓互感器 237
7.1.6 交流變電站典型配置方案 238
7.2 直流電子式互感器 242
7.2.1 技術參數與設備選型 242
7.2.2 有源直流電子式電流互感器 245
7.2.3 無源直流光學電流互感器 248
7.2.4 直流電壓分壓器 251
7.2.5 直流換流站典型配置方案 255
7.3 中低壓電子式互感器 256
7.3.1 技術參數與設備選型 256
7.3.2 開關柜用電子式互感器 260
7.3.3 柱上斷路器用電子式互感器 262
7.3.4 配電網工程典型配置方案 263
7.4 電子式互感器的輸出接口 265
7.4.1 輸出接口的參數設置 265
7.4.2 輸出接口的技術要求 266
7.5 電子式互感器的接地設計 267
7.5.1 電子式互感器接地的技術特征 267
7.5.2 電子式互感器接地的功能分類 267
7.5.3 電子式互感器接地的設計方案 268
參考文獻 270
第8章 電子式互感器試驗與調試 272
8.1 整體試驗 272
8.1.1 試驗分類 272
8.1.2 準確度試驗 274
8.1.3 溫升試驗 276
8.1.4 振動試驗 278
8.2 交流電子式互感器相關試驗 279
8.2.1 測量級準確度試驗 279
8.2.2 保護級準確度試驗 280
8.2.3 復合誤差和暫態(tài)性能試驗 281
8.2.4 長期性能帶電考核試驗 282
8.2.5 暫態(tài)電磁干擾試驗 283
8.3 直流電子式互感器相關試驗 284
8.3.1 測量準確度試驗 284
8.3.2 極性反轉試驗 285
8.3.3 階躍響應試驗 285
8.3.4 頻率響應試驗 286
8.4 現場檢驗與調試驗收試驗 287
8.4.1 電子式互感器的現場檢驗 287
8.4.2 電子式互感器的調試試驗 288
8.4.3 電子式互感器的驗收試驗 288
參考文獻 289
第9章 電子式互感器運維與檢修 291
9.1 交流電子式互感器 291
9.1.1 運行維護影響 291
9.1.2 設備檢修與操作 292
9.1.3 設備巡視與維護 294
9.2 直流電子式互感器 297
9.2.1 運行維護影響 297
9.2.2 設備檢修與操作 298
9.2.3 設備巡視與維護 300
參考文獻 302
第10章 工程案例 304
10.1 智能變電站工程案例 304
10.1.1 新一代智能變電站示范工程 304
10.1.2 許昌皓月220kV 智能變電站 308
10.1.3 朝陽何家220kV 智能變電站 310
10.2 直流輸電工程案例 312
10.2.1 沂南特高壓換流站工程 313
10.2.2 廈門柔性直流輸電工程 316
10.3 中低壓配電網工程案例 318
10.3.1 開關柜用電子式互感器 318
10.3.2 環(huán)網柜用電子式互感器 319
10.3.3 充氣配電設備用電子式互感器 320
10.3.4 柱上開關用電子式互感器 321
10.3.5 接地故障指示器用電子式互感器 322
10.4 特種電流測量工程案例 322
10.4.1 某電石冶煉爐工程 323
10.4.2 某600kA 電解鋁工程 324
10.4.3 某超導托卡馬克實驗裝置 325
參考文獻 327
索引 328
|
書單推薦
