林 杰，章文炳

（福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院，福建泉州，362332）

光電電流互感器測試與校驗方法

林 杰，章文炳

（福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院，福建泉州，362332）

本文分析了光電電流互感器的測試與校驗的方法，闡述了光電電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并對光電電流互感器的測試系統(tǒng)進(jìn)行了研究，同時還對光電電流互感器的虛擬校驗儀進(jìn)行了說明，最后總結(jié)了光電電流互感器測試與校驗方法的要點，旨在研究出適合光電電流互感器的測試發(fā)展，從而推動光電電流互感器的發(fā)展和應(yīng)用。

光電電流互感器；測試；校驗方法

1 光電電流互感器的結(jié)構(gòu)與工作原理

目前人們對光電電流互感器的研究還不是很多，有部分人認(rèn)為光電電流互感器和電磁式電流互感器的輸出方式和傳感原理相同，二次定額的輸出都是5A/1A，但是光電電流互感器不用通過二次定額，直接就能夠輸出數(shù)字信號，這與當(dāng)前電力系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展的方向十分契合。光電電流互感器分為兩種：有源式和無源式，區(qū)分的根據(jù)是看光電電流互感器高壓側(cè)的傳感頭需不需要連接工作電源。不同的光電電流互感器有不同的結(jié)構(gòu)和不同的工作原理，以下是兩種光電電流互感器的具體介紹。

1.1 光電電流互感器中的無源式

（1）工作原理：無源式光電電流互感器的工作原理是應(yīng)用的法拉第磁光效應(yīng)原理，就是磁光物質(zhì)在傳播無源式線偏振光時，受到磁場的影響光的振幅開始旋轉(zhuǎn)。通過大量的試驗總結(jié)出了法拉第磁光效應(yīng)的表達(dá)式,這個表達(dá)式描述了磁光常數(shù)與線偏振光法拉第旋轉(zhuǎn)角和磁場強度之間的關(guān)系，對無源式光電電流互感器的工作原理進(jìn)行了公式的表達(dá)。

（2）無源式光電電流互感器結(jié)構(gòu)，無源式互感器的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，起偏器、檢偏器、光纖、光源驅(qū)動器等都是無源式互感器的結(jié)構(gòu)部件。檢偏器能夠輸出和轉(zhuǎn)換光強信號，而光纖能夠傳輸信號到低壓端，然后光電探測器就將這些信號轉(zhuǎn)變成為電信號，最后微處理器通過這些信號得出電流的信息。

1.2 光電電流互感器中的有源式

有源光電電流互感器的工作原理應(yīng)用的是空心線圈或者是高精度小型電磁式電流互感器。就是低壓端對待測的大電流信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)的方式十分多樣，例如:頻率調(diào)制、脈寬調(diào)制等方式。而待測電流到達(dá)低壓端的過程是：首先將待測的大電流信號通過空心線圈或者是高精度小型電磁式電流互感器轉(zhuǎn)換為弱電信號，然后再使用電子電路將弱電信號調(diào)制成為數(shù)字電信號，再將電信號轉(zhuǎn)換為光信號就可以經(jīng)過光纖傳輸?shù)降蛪憾肆恕?/p>

2 光電電流互感器的測試系統(tǒng)

2.1 光電電流互感器測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

光電電流互感器測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運行原理就是標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和待測光電電流互感器的傳感頭通過串接，在同一個電流回路中工作。在測試系統(tǒng)中最重要的部分就是虛擬校驗儀，因為計算機采集到的信號最后都要由虛擬校驗儀來進(jìn)行誤差計算，然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并顯示出來。測試系統(tǒng)在對光電電流互感器進(jìn)行穩(wěn)態(tài)性能測試時，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的精密度可以高一些，能夠在測試中通過緊密電阻對電流和電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而測試系統(tǒng)在對光電電流互感器的暫態(tài)性能進(jìn)行測試時標(biāo)準(zhǔn)電流的通道一般選擇霍爾電流傳感器。

2.2 光電電流互感器測試系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

在測試光電電流互感器的性能時，主要測試以下幾個性能指標(biāo)：光電電流互感器的相位誤差、穩(wěn)態(tài)比值誤差、暫態(tài)誤差及溫度變化對光電電流互感器的影響，以下是對這幾種性能指標(biāo)的詳細(xì)說明。

（1）光電電流互感器的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，測試穩(wěn)態(tài)性主要就是測試光電電流互感器模擬和數(shù)字輸出的額定比例系數(shù)，通常情況下這個系數(shù)由制造商公布，在測試時時通過傅里葉算法對數(shù)字輸出和模擬輸出的序列進(jìn)行計算求解。

（2）相位誤差，光電電流互感器中的相位指的是光電電流互感器輸出的一次電流相量的單位，計算相位誤差用的也是傅里葉算法，用傅里葉算法對光電電流互感器參考通道輸出的相位和數(shù)字序列進(jìn)行計算求解。

（3）溫度變化對光電電流互感器的影響

測試溫度對光電電流互感器產(chǎn)生影響的時候，是依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試的，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了溫度變化的循環(huán)過程，在實際測試的過程中溫度的變化不得小于5K/h，其中熱時間常數(shù)是指光電電流互感器熱穩(wěn)定所需要的時間，這個數(shù)值也是由制造商公布的，制造商確定數(shù)值時是依據(jù)光電電流互感器的具體結(jié)構(gòu)和大小。

3 光電電流互感器的虛擬校驗儀

虛擬校驗儀的數(shù)據(jù)輸出顯示的方式十分多樣，可以顯示曲線、圖表、數(shù)值等，同時虛擬校驗儀還可以深層次的對數(shù)值進(jìn)行分析和計算。虛擬校驗儀根據(jù)光電電流互感器的性能設(shè)計了兩種測試儀：一種是暫態(tài)性性能測試儀，另外一種是光電電流互感器穩(wěn)態(tài)性。以下是對兩種測試儀的具體的說明：

3.1 虛擬校驗儀的穩(wěn)態(tài)性能校驗儀

穩(wěn)態(tài)性能校驗儀的主要功能包括：光電電流互感器穩(wěn)態(tài)運行情況下的相位誤差計算和比值，溫度變化對穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的影響，還有諧波的處理。穩(wěn)態(tài)性能校驗儀的各參數(shù)是由穩(wěn)態(tài)性能校驗儀的前面板設(shè)定的，具體的參數(shù)有：通道的選擇、掃描速率的設(shè)定等。虛擬校驗儀的顯示內(nèi)容有：相位誤差的曲線、對光電電流互感器采樣波形的數(shù)值顯示。

3.2 虛擬校驗儀的暫態(tài)性能校驗儀

虛擬校驗儀的穩(wěn)態(tài)性能校驗儀主要的功能是將光電電流互感器暫態(tài)過程中的待校驗通道和暫態(tài)過程中標(biāo)準(zhǔn)通道輸出的波形顯示出來。暫態(tài)性能校驗儀還能夠?qū)簯B(tài)誤差指標(biāo)進(jìn)行計算和顯示，最主要的就是計算光電電流互感器一次電流衰減的時間常數(shù)，這樣能夠?qū)怆婋娏骰ジ衅鞯膯栴}和事故進(jìn)行分析。

4 結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，光電電流互感器已經(jīng)進(jìn)入掛網(wǎng)試運行的階段，這意味著光電電流互感器已經(jīng)不再停留于理論研究階段，正在逐漸投入使用。所以要對光電電流互感器的測試系統(tǒng)和校驗方法進(jìn)行研究探討，促進(jìn)光電電流互感器的推廣應(yīng)用。本文研究了光電電流互感器的工作原理，并在此基礎(chǔ)上對光電電流互感器的測試系統(tǒng)進(jìn)行了研究，針對不同的情況提出了不同的測試方法，最后還對光電電流互感器的虛擬校驗儀進(jìn)行了詳細(xì)的說明，為光電電流互感器的測試和校驗提出了具體的方法指導(dǎo)。

[1]王錟.電磁式和光電式電流互感器混用對線路差動保護(hù)影響的研究[D].太原理工大學(xué),2016.

[2]張喬根,張禹,張璐.基于混合式光電電流互感器技術(shù)的脈沖微小電流信號測量系統(tǒng)[J]. 高電壓技術(shù),2011,10:2337-2343.

[3]暢宏南.光電混合式脈沖大電流互感器[D].電子科技大學(xué),2013.

[4]歐陽康.全光纖電流互感器信號處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué),2015.

Test and calibration method of photoelectric current transformer

Lin Jie,Zhang Wenbing
(Quanzhou Institute of science and technology, Fujian Normal University, Quanzhou Fujian,362332)

This paper analyzes the method of test and calibration of optical current transformer, the paper presents the structure and working principle of optical current transformer, and the photoelectric current transformer test system is studied, and the virtual tester of optical current transformer are described, finally summarizes the main points of optical current transformer test and calibration method, aims to study the test for the development of optical current transformer, so as to promote the development and application of optical current transformer.

Optical current transformer；Test；Calibration method