电子式电流互感器：是一种电子式互感器，在正常使用 条件下，其二次转换器的输出实质上正比于一次电流， 且相位差在连接方向正确时，接近于已知相位角。
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电子式电流互感器的基本结构
P1 一次
传感器 P2
一次 转换器
传输系统
一次电源
符号
IV 输出无效 EF 设备失效 MR 维修申请
V H dl VNi
L
电流与θ角成正比，环路数N越多，测量灵敏度越高。
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法拉第效应
目前尚无高精度测量偏振面旋转角的检测器， 因此，通常将线偏振光的偏振面角度变化的信 息转化为光强变化的信息，然后通过光电转换 将光信号变为电信号，并进行放大处理，以正 确反映最初的电流信息。
电子式电流互感器的基本原理与应用
主要内容
• 发展背景 • 光学电流互感器 • 空心线圈电流互感器 • 应用与展望
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发展背景
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电力互感器的作用
将电力系统一次侧的电流、电压信息传递到二次 侧，与测量仪表和计量装置配合，可测量一次系 统的电流、电压和电能(称之为测量用互感器)。
VH l V
n
维尔德(Verdet)常数
s
Hs 磁场在光传播方向的分量
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l
光通过物质的光程 16
法拉第效应
载流导体通以交变电流，其周围将有交变磁场，此时旋 转角正比于磁场沿着线偏振光通过材料路径的线积分
V H dl
若将光路设计成围绕电流导体N圈的闭合环路，则上式 是闭合环路的线积分，根据全电流定律
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发展要求。电子式 互感器能直接提供数字信号给计量、保护装置， 有助于二次设备的系统集成。
动态范围大，频率响应范围宽。额定电流为几十 安到几十万安培，能测出高压电力线上的谐波， 还可以进行暂态电流、高频大电流与直流电流的 测量。
传统互感器测量稳态电流时，线性度较好；但 在暂态时，由于线路中存在直流电流， 使得电 流互感器易发生饱和，造成测量误差，可能导 致继电保护的误动或拒动；
电压互感器可能出现铁磁谐振，损坏设备；
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传统互感器存在的问题
由电流、电压互感器引至二次保护控制设备的电 缆是电磁干扰的重要耦合途径；
单相电子式电流互感器通用框图
二次 转换器
供合并单元使用
MR
IV
二次
S1
转换器
模拟电压输出
S2
MR
EF
二次电源
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电子式电流互感器的基本结构
ECTa(测量)的SC ECTb(测量)的SC ECTc(测量)的SC ECTa(保护)的SC ECTb(保护)的SC ECTc(保护)的SC 中性点ECT的SC
对来自二次转换器的电流和/或电 压数据进行时间相关组合，通信 标准为IEC61850。
合并单元
数字输出
EVTa的SC EVTb的SC EVTc的SC 中性点EVT的SC 母线EVT的SC
需时
要钟 时输
的入
电 源
12个二次转换器数据通道 合并单元的数字接口框图
合并单元 电源
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电子式电流互感器的分类
消除了磁饱和现象。电子式互感器没有铁芯， 暂态性能好。
对电力系统故障响应快。现有保护装置是基于 工频量进行保护判断的，而使用电子式互感器 可以实现暂态信号量作为保护判断参量。
消除铁磁谐振。
优良的绝缘性能。电子式互感器的绝缘相对简 单，高压侧与地电位之间的信号传输采用绝缘 材料制造的玻璃纤维，体积小、重量轻。
当电力系统发生故障时，互感器能正确反映故障 状态下电流、电压波形，与继电保护和自动装置 配合，可以对电网各种故障构成保护和自动控制 (称之为保护用互感器)。
目前，电力系统主要是采用传统的电磁式电流、 电压互感器和电容式电压互感器。
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传统互感器存在的问题
绝缘结构复杂，体积笨重，造价高（造价随电 压等级呈指数关系上升），特别是用于超高压 系统并且要满足大短路容量的动稳定及热稳定 要求时；
光学电流互感器。采用光学原理、器件做被测电流 传感器，光学原理器件由全光纤、光学玻璃等构成。 传输系统用光纤光缆，输出电压正比于被测电流。 在高压侧不需要电源供电。
空心线圈电流互感器。以Rogowski线圈作为电流传 感器，在高压侧需要电源供电。
铁芯线圈式低功率电流互感器(LPCT)。通过一个分 流电阻将二次电流转换成电压输出，实现I/V变换，
经济性好。在电压等级升高时，成本只稍有增加。
可以组合到断路器或其他高压设备中，共用支撑
绝缘子，可减少变电站的占地面积。
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电子式电流互感器的需求更迫切
故障情况下，传统互感器的测量都有不同程度 的失真，但电流互感器远比电压互感器严重。
光学互感器采用光纤传输，而光纤传输方式对 于电流互感器可以大幅度简化绝缘结构和降低 制造成本，对于电压互感器却达不到此种效果。
具有低功率输出特性，动态测量范围大。
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光学电流互感器
（全光纤电流互感器）
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法拉第效应
1864年，法拉第发现在磁场的作用下，本来不具 有旋光性的物质也产生了旋光性，即光矢量发生 旋转，这种现象称作磁致旋光效应或法拉第效应。
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法拉第效应
电力系统中，电流互感器的数量远多于电压互 感器，市场规模更大。
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电子式电流互感器的定义
《电子式电流互感器》标准：IEC60044-8: 2002， GB/T 20840.8—2007
电子式互感器：一种装置，由连接到传输系统和二次转 换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正 比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控 制装置。在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用 一台合并单元完成此功能。
采用油浸纸绝缘，易燃易爆，不安全； 电磁式电流互感器的二次侧输出对负载要求严格，
若二次负载较大，测量误差就增大，准确度下降；
传统互感器的模拟量不能直接与计算机相连（电 流互感器模拟量输出为5A或1A） ，难以满足新 一代电力系统自动化、数字化的发展需要。
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电子式互感器的优势