36天津电力技术20cr7年第1期输变电设备改造中对光学互感器应用的探讨天津市电力公司技术中心张斌【摘要】介绍了光学互感器的基本原理和其所具有的优越性能，并对输变电设备改造中应用光学互感器的必要性和意义进行了阐述，同时对应用光学互感器应考虑的问题进行了简要说明。【关键词】光学互感器；设备改造；应用1引言随着天津电网输变电设备改造的不断深人，电力系统将向高电压等级，大容量的方向发展。伴随着电压等级、系统容量的升高，传统的电磁感应式互感器由于本身的传感机理而呈现出自身不可克服的缺点，如设备体积大，绝缘结构复杂，造价高，暂态性能差等。这不仅给继电保护和控制功能的实现带来困难，也使保护和控制功能的集成难以实现，而且这也加大了实现配网自动化的难度。因此，利用已经日趋成熟的光学互感器代替传统的电磁式互感器，对实现电网的建设与改造将具有深远的意义。2光学互感器的基本原理光学互感器主要包括光电电压互感器，光电电流互感器和组合式光电电压、电流互感器。光学电流互感器可以由不同的原理构成，如全光纤式互感器、块状光学互感器、集磁环式光学互感器等，但其中最具发展前途的是：1)以光一电转换原理(法拉第磁光效应)构成的数字光电流互感器(DOCT)。2)以电一光转换原理(泡克尔斯原理)构成的数字光电压互感器(踟’)。利用了法拉第磁光效应构成的光电流互感器的工作原理是：将一束线偏振光通过置于磁场中磁光材料时，线偏振光的偏振面将会发生旋转，旋转角与被测电流成正比例，所以通过检测偏振光的旋转角即可测得电流值。(如图1)利用泡克尔斯原理构成的光电互感器的工作原理是：将泡克尔斯元件直接连接到被测电压的两端，然后将一束光通过泡克尔斯元件，在强电场的作用下，泡克尔斯元件的各向异性，使得入射光产生双折射，而且出射的两束光的相移与被测电压成正比例关系。所以测量出射光的相移，就可以得出被测电压的大小。(如图2)图I光学电流互感器图2光学电压互感器3应用光学互感器的必要性和意义3．1应用光学互感器的必要性目前电力互感器已经是电力系统运行、监视和保护不可缺少的重要环节，是电力系统测量系统的中间环节，它应满足以下的主要要求：稳态精度高(测量仪表要求)暂态精度高(继电保护要求)运行稳定性好，可靠性高。通过表1我们对光学互感器和传统互感器进行了比较：表I光学互感器和传统互感器的比较性能传统互感器DOTix优rr劣~绝缘问题饱和电磁干扰信号传输距离二次开路(短路)体积复杂有容易遭受近(200m左右)有大简单优无优不遭受优基本无限制优无优小优维普资讯http://www.cqvip.com2007年第1期天津电力技术37通过表1，我们可以看出在很多方面光学互感器都要比传统的互感器具有明显的优势。而现在所使用的传统互感器将面临最主要的两个问题，一是铁芯饱和、暂态性能不佳引起的继电保护设备误动作；--是随着电压等级的不断升高，为了满足绝缘性能的要求，在体积，重量以及绝缘花费等方面都将大幅度增加。这其中铁芯饱和问题是不能解决的，这是由于设计原理所造成的。因此必须另寻解决办法，而光学互感器将是解决这一问题的选择之一。3．2应用光学互感器的意义光学互感器除了上边提到的本身的硬件优势外，还具有一定的软件优势，它将是变电站配电综合自动化系统改造方案的首选。目前变电站内的常用电压、电流互感器是以电磁感应原理构成的，输出一般是电压(1ooV或者10o／√3V)、电流(51A)的模拟量。如果需要接人数字设备还需要进一步降低电压和电流值，并经过采样，转换，MD变换等步骤才能完成这一过程。应用光学互感器可减少变换，直接将输出的高电压大电流信号一次变换成所需的数字信号，简化了数字装置的硬件结构，而且由于数字信号通过光纤传输和转换过程中不会增加额外的误差，这样就能很好的降低整个系统的计量误差。电磁式互感器传送的是模拟信号，变电站中的测量、控制和保护信号一般都是通过电缆将电气量的测量电信号传输到主控室，当多个不同的设备需要同—个互感器的信号时，就需要进行复杂的二次接线，而且将或多或少的受到周围电磁场的干扰。而光学互感器输出的数字信号可以很方便地进行数据通信，可以将光学互...
