雷竞技在线入口
联系我们
启东双赢电子科技有限公司
联系电话:15062200231
Email:yin_zhiping@qdsy-sensor.cn

「精品分享」传感丨全光纤电流传感器

时间:2022-08-20 19:03:33 作者:雷竞技登录 来源:雷竞技在线入口

  全光纤电流传感器也称为光纤电流测量装置、全光纤电流互感器或无源电子式电流互感器,基于磁光法拉第效...

发送询盘即时聊天

  全光纤电流传感器也称为光纤电流测量装置、全光纤电流互感器或无源电子式电流互感器,基于磁光法拉第效应原理和安培环路定理,在导体通电后,在导体周围的磁场作用下,两束光波的传播方式发生相对变化,即出现相位差,最终表现为探测器处叠加的光强发生变化,通过测量光强的大小,即可测出对应的电流大小。

  全光纤电流传感器的核心关键技术创新点如下:采用全数字相位置零及调制波复位双闭环控制调制解调技术,攻克电流测量的非线性难题,保证测量装置运行的长期稳定性和可靠性;采用调制误差补偿技术,有效地抑制了集成光学器件电光调制系数的长期漂移影响,采用故障模式识别技术实现了光路、电路、通信的故障智能诊断、故障告警与预警;采用波片相位补偿与低应力绕环、封装技术,实现了传感光纤宽温范围的长期稳定性与可靠性。

  全光纤电流传感器典型结构示意图如图1-1所示。全光纤电流传感器典型布置模式如图1-2所示。

  通过大量工程实践证明,基于光学测量原理的全光纤电流传感器具备以下的功能特点:

  (1)一次侧传感器免维护。高压一次侧仅有传感光路部分,无任何电量信号,完全实现了光电隔离,具有本质安全和强绝缘能力。一次侧传感器结构简单,光纤具有高可靠性、长寿命的特点,在具备冗余设计的条件下可实现一次侧传感器免维护。

  (2)本质安全。全光纤电流传感器高压侧与低压侧通过传感光纤连接,绝缘特性优异,无爆炸、谐振、二次开路等危险。

  (3)频带宽、动态范围大。全光纤电流传感器无磁饱和,动态范围大,暂态特性优异,能够实现交直流及高次谐波测量。

  (4)智能自诊断。全光纤电流传感器的采集器具有完善的自诊断功能,能判断装置异常状态,并置数据无效标志,能保证在电源中断、电源电压异常、采集模块异常、通信中断、通信异常、装置内部异常等情况下无误输出;能输出自检信息,包括采集模块状态、电源状态、故障信息等信号输出;采样数据的品质标志可实时反映自检状态,不附加延时或展宽。

  全光纤电流传感器的采集器具备主动告警功能,在装置尚能正常运行且装置状态有变坏趋势时,在监测到关键状态量接近无效阈值前主动发出告警,便于用户提前安排运维。

  (5)不停电运维。全光纤电流传感器一次侧免维护,二次侧采集器安装于智能柜内,一次侧和二次侧实现了完全隔离,二次侧采集器可实现不停电运维。全光纤电流传感器稳态测量精度与传统测量装置最好水平相当,在暂态精度、动态范围、频率范围等动态测量性能、产品安全性能、环保性能(节约能耗、金属耗材)等方面显著优于传统测量装置。

  经过多年工程化应用,全光纤电流传感器已经在100多个重点工程投入运行,研发了许多“从0到1”的核心原创成果,型谱化产品覆盖220~1000kV各个电压等级,攻坚了一系列“卡脖子”技术难题,实现了核心技术国产化替代,打通了人才链、创新链、技术链、价值链、资金链,全面提升了核心竞争力和创新力,全力助推了能源互联网建设,以及创新型国家“大国重器”的生产制造。全光纤电流传感器与高压电气设备集成应用示例图如图1-3所示。

  全光纤电流传感器可以与高压交流断路器、气体绝缘开关、变压器、开关柜、高压直流断路器等高压设备一体化集成,解决了高压绝缘及气密问题,节省安装空间80%以上。

  全光纤电流传感器是基于光学传感原理的光纤精密测量装置,不仅可以提供基波测

  量数据,还可以提供暂态波形或全波形测量数据,为保护测控技术发展提供了坚强的技术支撑。

  全光纤电流传感器的传感单元和采集器之间通过光纤连接,从根本上实现了高压光电隔离,无电磁能量传递,绝缘特性优异,有效地解决了传统电磁式互感器爆炸、二次开路等危险,有利于全面提升企业的电力系统安全生产保障水平。

  全光纤电流传感器真正实现一次设备智能化,具有故障自我诊断的智能化功能,能及时诊断出自身故障并发出预警,避免了由于其自身故障引起保护装置误动作。

  全光纤电流传感器通过内部的光学参量模式识别,进行故障识别,如光路故障、电路故障、通讯故障等,并将故障模式发送后台监控系统,方便在线运行监测及故障处理。

  全光纤电流传感器绝缘性能好,具有智能化功能,大幅度降低了运行维护成本,不需要定期检修,通过状态自诊断即可实现产品维修。当设备运行过程中发出预警信号时,高压一次侧传感器部分可以实现免维护,低压侧采集器部分可以实现一次不停电检修。

  全光纤电流传感器实现了我国电气系统电学参量宽频域测量技术的换代性重大突破,解决了一系列技术难题,实现了高精度、宽频带,长期稳定性、高可靠性,打破了国外对核心技术的垄断,为电网、船舶、冶金等国家重大工程提供了基础性的核心技术支撑,促进了我国仪器仪表技术的自主创新与产业发展、光电等相关行业的技术进步,产生了显著的经济与社会效益。全光纤电流传感器目前已在多个省市的变电站100多个重点工程中得到应用。但设备性能的稳定性、可靠性仍需要进一步完善提高,目前全光纤电流传感器实现了核心技术国产化替代,已经在不同领域多个电压等级得到应用,需要进一步总结工程应用经验,同时加大应用推广,相关企事业单位要积极参与进来,加强合作,抓住科技创新这个“牛鼻子”,进一步快技术产业化。

  随着“云大物移智链”等新一代信息通信技术的快速发展,能源革命与数字革命相融并进,电力企业正加速向数字化转型。在新型基础设施建设和电力企业数字新基建的推动下,电力信息通信领域的科技创新不断涌现,作为电力信息通信领域的专业研究机构,EPTC信通智库推出《电力传感技术产业发展报告2020》,本报告围绕电力行业数字化、网络化、智能化转型升级,从宏观政策环境、技术产业发展现状及存在的问题、业务应用需求及典型业务应用场景、关键技术研发方向、基于专利的企业创新力研究、创新产品与创新应用解决方案、技术产业发展建议等方面展开研究,以技术结合实际案例的形式多视角、全方位展现传感技术和电力行业融合发展带来的创新和变革,为电力行业向能源互联网转型以及融合创新提供重要参考依据。

  本报告能够帮助读者了解电力信息技术产业发展现状和趋势,给电力工作者和其他行业信息技术相关工作的研究人员和技术人员在工作中带来新的启发和认识。