電子式電流互感器

根據IEC和GB/T標準，明確指出電子式電流互感器可分為以下幾類：

（1）光學電流互感器。是指採用光學器件作被測電流傳感器，光學器件由光學玻璃、全光纖等構成。傳輸系統用光纖，輸出電壓大小正比於被測電流大小。由被測電流調製的光波物理特徵，可將光波調製分為強度調製、波長調製、相位調製和偏振調製等。

（2）空心線圈電流互感器。又稱為Rogowski線圈式電流互感器。空心線圈往往由漆包線均勻繞制在環形骨架上製成，骨架採用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對磁導率與空氣的相對磁導率相同，這是空心線圈有別於帶鐵心的電流互感器的一個顯著特徵。

（3）鐵心線圈式低功率電流互感器（LPCT）。它是傳統電磁式電流互感器的一種發展。其按照高阻抗電阻設計，在非常高的一次電流下，飽和特性得到改善，擴大了測量範圍，降低了功率消耗，可以無飽和的高準確度測量高達短路電流的過電流、全偏移短路電流，測量和保護可共用一個鐵心線圈式低功率電流互感器，其輸出為電壓信號。

按國家標準GB/T20840.8-2007規定，電子式電流互感器可分為以下兩類。

（1）測量用電子式電流互感器。在電力系統正常運行時，將相應電路的電流變換供給測量儀表、積分儀表和類似裝置的電子式電流互感器。

（2）保護用電子式電流互感器。在電力系統非正常運行和故障狀態下，將相應電路的電流變換供給繼電保護和控制裝置的電子式電流互感器。

按照電子式電流互感器的輸出信號分類，可以分為以下兩類：

1、模擬量輸出型電子式電流互感器

大多數電子式電流互感器為模擬量輸出型電子式電流互感器。

2、數字量輸出型電子式電流互感器

國家標準GB/T20840.8-2007指出：將被測參量轉變為數字量參數更為合理，原因在於對傳統模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基於有侷限的常規技術，並非依據使用被測參量信息的設備的實際需要。 ^[2] 

電子式電流互感器通常具有更高的帶寬，適用於諧波含量較大電流的基波及諧波測量。為了準確測量功率，還可以採用電壓、電流組合式電子式互感器，因為組合式電子式互感器可以更好的控制電壓電流信號的相位差，提高功率測量的準確度。

電流波形接近正弦波，電壓波形為PWM波，圖1中較高的毛刺為過沖電壓，縮短電纜，增加dv/dt濾波器等可以降低或消除過沖電壓。

PWM波低次諧波含量較少，諧波主要集中在載波頻率整數倍附近。

變頻器的基波頻率記為fs；變頻器的載波頻率記為fc；

那麼，N=fc/fs就是載波頻率比。

對於SPWM調製的三相變頻器中，當N為整數時，不含N-2次以下的諧波。

假設fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

且諧波頻率為kfc±mfs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，變頻器的負載是電機，電機為感性負載，可以較好的抑制高次諧波，因此，理論上，變頻器的載波頻率比越高，變頻器的輸出電流的諧波含量越少。

六脈整流變頻器輸入電流波形含有較大的諧波，其諧波主要為6k±1次，k為整數，且k≥1。類似的，12脈整流的輸入電流的諧波主要為12k±1次，k為整數，且k≥1。

假設變頻器未P脈整流，那麼，變頻器的輸入電流中，不包含P-1次以下的諧波，其諧波主要為Pk±1次，k為整數，且k≥1。

上圖為單相變壓器的空載輸入波形圖，圖中電流波形畸變較大，根據其形狀特點，一般稱為“尖頂波”，由右側頻譜可知，尖頂波的諧波主要為奇次諧波，諧波階數越高，諧波含量越小。

上圖波形包含兩種頻率成分，分別為50Hz和40Hz，50Hz稱為主電源，40Hz稱為副電源。電壓波形中，副電源幅值約為主電源的25%。

由於40Hz副電源的阻抗較低，電流波形中，其相對含量增大，波形波動變大。

1）高低壓完全隔離，安全性高，具有優良的絕緣性能，不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題。電磁互感器的被測信號與二次線圈之間通過鐵芯耦合，絕緣結構複雜，其造價隨電壓等級呈指數關係上升。非常規互感器將高壓側信號通過絕緣性能很好的光纖傳輸到二次設備，這使得其絕緣結構大大簡化，電壓等級越高其性價比優勢越明顯。

2）沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險。非常規互感器的絕緣結構相對簡單，一般不採用油作為絕緣介質，不會引起火災和爆炸等危險。

3）動態範圍大，測量精度高，頻率響應範圍寬。電網正常運行時電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨着電網容量的增加，短路電流越來越大。非常規互感器有很寬的動態範圍，可同時滿足測量和繼電保護的需要。

4）抗電磁干擾性能好，低壓側無開路高壓危險。非常規互感器的高壓側和低壓側之間只存在光纖聯繫，信號通過光纖傳輸，高壓回路與二次迴路在電氣上完全隔離，互感器具有較好的抗電磁干擾能力，低壓側無開路引起的高電壓危險。

5）數據傳輸抗干擾能力強。電磁式互感器傳送的是模擬信號，電站中的測量、控制和繼電保護傳統上都是通過同軸電纜將電氣傳感器測量的電信號傳輸到控制室。

6）體積小、重量輕。非常規互感器無鐵芯，其重量較相同電壓等級的電磁式互感器小很多。 ^[1]