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| 編輯推薦： |
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本书是权威组织编写，覆盖电子式互感器原理与实用技术的一本重磅科技书
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| 內容簡介： |
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电子式互感器是国内外电力行业翘首期待的一种先进的电力测量设备，其技术发展将为电力系统带来诸多变革。我国智能电网全面建设开启了电子式互感器工程应用的序幕，建立一套完备的电子式互感器实用技术体系对保障电力系统安全稳定运行有着重要意义。《电子式互感器原理与实用技术》总结了国网经济技术研究院有限公司与国内相关高校、装备制造企业在电子式互感器设备研制和工程应用中取得的创新成果，建立了以基础原理、设备制造、设计方案和检测运维为重点的完备的电子式互感器体系架构。全书包含有源、无源电子式电流和电压互感器，囊括了在交流变电站、直流换流站、中低压配电网、特种环境等各类场景的工程应用，实现了各类型、全电压、多用途电子式互感器全覆盖。围绕推动电子式互感器实用化，全书系统分析了电子式互感器的4大类关键技术、35个难点解决方案、13个工程应用实例；深入浅出地阐述了基本原理、分析了技术演进、提出了实用化解决方案、展望了发展趋势，对推动我国电子式互感器的理论研究、技术应用和工程建设具有重要的参考价值和指导作用。
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| 關於作者： |
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主编肖智宏，工学博士，教授级高工。主要从事智能变电站设计技术与电力系统传感光学技术研究。获中国电力优秀青年工程师、国家电网公司十大专业领军人才称号。获省部级科技进步二等奖4项，国家电网公司科技进步一等奖1项，电力行业优秀标准设计一等奖1项。合作出版电力专著4部、设计手册4部，发表学术论文30余篇，获国家发明专利10余项。本书的编写人员来自电子式互感器研究、生产、设计、试验和使用的第一线，具有坚实的理论功底和丰富的实践经验，与国内外专家学者保持着广泛的技术交流和合作，同时也是电子式互感器技术标准与设备功能规范的主要起草人员。本书编委会：主编：肖智宏副主编：罗苏南、宋璇坤、于文斌、刘东伟编写组成员：韩柳、陈旭海、余宏伟、肖浩、张国庆、李建光、陈盼、卢为、陈启、谷松林、周源、徐明、李震宇、刘有为、易永辉、 叶国雄、须雷、王贵忠、黄宝莹、闫培丽、刘颖、于熙、刘亚辉、李永兵、刘文轩、庄博、李建华、吕铭镝、史京楠、李深旺、程嵩、刘博阳
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| 目錄：
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序
前言
第1章 概述1
1.1 电子式互感器的发展背景 1
1.1.1 电力系统对互感器的需求 1
1.1.2 电子式互感器的优点 2
1.2 电子式互感器的发展历程 4
1.2.1 电子式电流互感器的发展 4
1.2.2 电子式电压互感器的发展 14
1.2.3 直流电子式互感器的发展 18
1.3 电子式互感器的分类 20
1.3.1 电子式电流互感器的分类 21
1.3.2 电子式电压互感器的分类 23
1.3.3 电子式电流电压组合互感器 24
1.4 电子式互感器的标准体系 25
1.4.1 电子式互感器的基本概念 25
1.4.2 电子式互感器的通用结构 25
1.4.3 电子式互感器的输出说明 26
1.4.4 电子式互感器的误差定义 28
1.4.5 电子式互感器的标准介绍 30
1.5 电子式互感器的应用研究 33
1.5.1 电子式互感器的应用情况 33
1.5.2 电子式互感器的关键技术 35
参考文献 38
第2章 有源电子式互感器 42
2.1 有源电子式互感器的整体结构 42
2.1.1 有源交流电子式互感器 42
2.1.2 有源直流电子式互感器 47
2.2 有源电子式互感器的传变特性 49
2.2.1 有源交流电子式互感器 49
2.2.2 有源直流电子式互感器 52
2.3 有源电子式互感器的一次转换器 55
2.3.1 基本功能 55
2.3.2 供能方式 56
2.3.3 安装方式 57
2.4 高精度测量技术 58
2.4.1 交流电流传感器高精度测量技术 58
2.4.2 交流电压分压器高精度测量技术 61
2.4.3 直流电流分流器高精度测量技术 63
2.4.4 直流电压分压器高精度测量技术 64
2.5 温度稳定性提升技术 65
2.5.1 空心线圈温度稳定性技术 65
2.5.2 低功率线圈温度稳定性技术 66
2.5.3 电压分压器温度稳定性技术 67
2.6 电磁干扰防护技术 68
2.6.1 电磁干扰的实现途径 68
2.6.2 电磁干扰的综合防护 69
2.6.3 空心线圈的电磁干扰防护 71
2.7 可靠性设计与制造工艺 73
2.7.1 一次转换器的可靠性设计 73
2.7.2 光纤复合绝缘子制造工艺 74
参考文献 76
第3章 无源光学互感器 78
3.1 无源光学互感器的整体结构 78
3.1.1 无源交流光学互感器 78
3.1.2 无源直流光学互感器 82
3.2 无源光学互感器的传变特性 83
3.2.1 无源全光纤光学电流互感器 83
3.2.2 无源磁光玻璃光学电流互感器 90
3.2.3 无源电光晶体光学电压互感器 95
3.2.4 无源全光纤光学电压互感器 97
3.3 无源光学互感器的二次转换器 98
3.3.1 全光纤光学电流互感器 98
3.3.2 磁光玻璃光学电流互感器 103
3.4 小电流精确测量技术 104
3.4.1 噪声源的影响 104
3.4.2 噪声特性分析 106
3.4.3 提高信噪比方法 107
3.5 高次谐波精确测量技术 110
3.5.1 FOCT 传递函数模型 111
3.5.2 FOCT 提升带宽方法 113
3.6 温度稳定性提升技术 115
3.6.1 光源管芯温度控制 116
3.6.2 FOCT 一次传感器温度自补偿 117
3.6.3 FOCT 二次转换器温度软补偿 117
3.6.4 MOCT 自愈光学电流传感技术 118
3.7 抗外磁场干扰技术 119
3.7.1 离散环路磁场积分 119
3.7.2 零和御磁屏蔽技术 121
3.7.3 零和御磁结构设计 122
3.8 抗外部振动技术 123
3.8.1 FOCT 光路结构抗振技术 123
3.8.2 MOCT 共模差分消振技术 124
3.9 状态监测技术 125
3.9.1 光源管芯温度 125
3.9.2 光源发射光功率 127
3.9.3 探测器接收光功率 128
3.9.4 相位调制器半波电压 129
3.9.5 传感环工作温度 131
3.10 高可靠性设计与制造工艺 133
3.10.1 高圆双折射光纤拉制 133
3.10.2 保偏光纤显微对轴熔接 134
3.10.3 磁光传感单元非接触光连接 135
参考文献 136
第4章 中低压电子式互感器 139
4.1 中低压电子式互感器的特点与应用模式 139
4.1.1 中低压电子式互感器的特点 139
4.1.2 中低压电子式互感器的应用模式 140
4.2 中低压电子式互感器的整体结构 143
4.2.1 中低压电子式电流互感器 143
4.2.2 中低压电子式电压互感器 145
4.2.3 中低压电子式电流电压组合互感器 146
4.3 中低压电子式互感器的传变特性 148
4.3.1 电流传感方式与空心线圈设计 148
4.3.2 电压传感方式与分压器的设计 151
4.3.3 中低压零序电压测量方法 153
4.3.4 中低压一次传感器补偿法 153
4.4 中低压电子式互感器的一次转换器 154
4.4.1 基本功能 154
4.4.2 积分器的时间常数 155
4.4.3 光电线性隔离技术 157
4.5 温度稳定性提升技术 158
4.5.1 环氧浇注互感器的温升分析 158
4.5.2 内接采样电阻温升控制技术 159
4.5.3 一次传感器的温升控制技术 160
4.5.4 电阻分压器的温升控制技术 161
4.6 安全使用技术 161
4.6.1 电流互感器的等电位技术 161
4.6.2 电压互感器的接地点选择 162
4.7 环氧树脂浇注制造工艺 163
4.7.1 环氧树脂浇注的方式类别 163
4.7.2 环氧树脂浇注的工艺过程 164
参考文献 165
第5章 特种电子式互感器 166
5.1 特种电子式互感器的特点与应用模式 166
5.2 特种脉冲大电流有源空心线圈互感器 168
5.2.1 高频空心线圈的参数与结构设计 168
5.2.2 高频空心线圈的积分信号处理 174
5.3 特种工频大电流有源空心线圈互感器 178
5.3.1 分布式空心线圈的结构设计 179
5.3.2 分布式空心线圈的测量准确度 180
5.4 特种直流大电流无源全光纤互感器 181
5.4.1 大电流非线性误差修正方法 182
5.4.2 在线安装的外卡式结构设计 185
5.5 特种宽频大电流无源全光纤互感器 185
5.5.1 全光纤电流互感器的动态响应模型 186
5.5.2 全光纤电流互感器的宽频测量特性 187
5.6 特种无源光学电压互感器 190
5.6.1 特种高频光学电压互感器 190
5.6.2 自愈式光学电压互感器 191
5.6.3 分布式光学电压互感器 192
参考文献 193
第6章 合并单元 195
6.1 合并单元的功能特征 195
6.2 合并单元的整体结构 196
6.2.1 硬件结构 196
6.2.2 软件结构 198
6.3 合并单元的关键技术 199
6.3.1 合并单元采样处理 199
6.3.2 合并单元采样同步 201
6.3.3 合并单元时钟同步 203
6.4 合并单元的接口协议 205
6.4.1 与电子式互感器的接口协议 205
6.4.2 与二次设备的接口协议 206
6.5 合并单元的工程应用方案 210
6.5.1 技术参数与设备选型 210
6.5.2 交流变电站典型配置方案 212
6.5.3 直流换流站典型配置方案 214
参考文献 218
第7章 电子式互感器工程应用方案 220
7.1 交流电子式互感器 220
7.1.1 技术参数与设备选型 220
7.1.2 有源交流电子式电流互感器 223
7.1.3 无源磁光玻璃光学电流互感器 231
7.1.4 无源全光纤光学电流互感器 234
7.1.5 无源光学电压互感器 237
7.1.6 交流变电站典型配置方案 238
7.2 直流电子式互感器 242
7.2.1 技术参数与设备选型 242
7.2.2 有源直流电子式电流互感器 245
7.2.3 无源直流光学电流互感器 248
7.2.4 直流电压分压器 251
7.2.5 直流换流站典型配置方案 255
7.3 中低压电子式互感器 256
7.3.1 技术参数与设备选型 256
7.3.2 开关柜用电子式互感器 260
7.3.3 柱上断路器用电子式互感器 262
7.3.4 配电网工程典型配置方案 263
7.4 电子式互感器的输出接口 265
7.4.1 输出接口的参数设置 265
7.4.2 输出接口的技术要求 266
7.5 电子式互感器的接地设计 267
7.5.1 电子式互感器接地的技术特征 267
7.5.2 电子式互感器接地的功能分类 267
7.5.3 电子式互感器接地的设计方案 268
参考文献 270
第8章 电子式互感器试验与调试 272
8.1 整体试验 272
8.1.1 试验分类 272
8.1.2 准确度试验 274
8.1.3 温升试验 276
8.1.4 振动试验 278
8.2 交流电子式互感器相关试验 279
8.2.1 测量级准确度试验 279
8.2.2 保护级准确度试验 280
8.2.3 复合误差和暂态性能试验 281
8.2.4 长期性能带电考核试验 282
8.2.5 暂态电磁干扰试验 283
8.3 直流电子式互感器相关试验 284
8.3.1 测量准确度试验 284
8.3.2 极性反转试验 285
8.3.3 阶跃响应试验 285
8.3.4 频率响应试验 286
8.4 现场检验与调试验收试验 287
8.4.1 电子式互感器的现场检验 287
8.4.2 电子式互感器的调试试验 288
8.4.3 电子式互感器的验收试验 288
参考文献 289
第9章 电子式互感器运维与检修 291
9.1 交流电子式互感器 291
9.1.1 运行维护影响 291
9.1.2 设备检修与操作 292
9.1.3 设备巡视与维护 294
9.2 直流电子式互感器 297
9.2.1 运行维护影响 297
9.2.2 设备检修与操作 298
9.2.3 设备巡视与维护 300
参考文献 302
第10章 工程案例 304
10.1 智能变电站工程案例 304
10.1.1 新一代智能变电站示范工程 304
10.1.2 许昌皓月220kV 智能变电站 308
10.1.3 朝阳何家220kV 智能变电站 310
10.2 直流输电工程案例 312
10.2.1 沂南特高压换流站工程 313
10.2.2 厦门柔性直流输电工程 316
10.3 中低压配电网工程案例 318
10.3.1 开关柜用电子式互感器 318
10.3.2 环网柜用电子式互感器 319
10.3.3 充气配电设备用电子式互感器 320
10.3.4 柱上开关用电子式互感器 321
10.3.5 接地故障指示器用电子式互感器 322
10.4 特种电流测量工程案例 322
10.4.1 某电石冶炼炉工程 323
10.4.2 某600kA 电解铝工程 324
10.4.3 某超导托卡马克实验装置 325
参考文献 327
索引 328
序
前言
第1章 概述1
1.1 电子式互感器的发展背景 1
1.1.1 电力系统对互感器的需求 1
1.1.2 电子式互感器的优点 2
1.2 电子式互感器的发展历程 4
1.2.1 电子式电流互感器的发展 4
1.2.2 电子式电压互感器的发展 14
1.2.3 直流电子式互感器的发展 18
1.3 电子式互感器的分类 20
1.3.1 电子式电流互感器的分类 21
1.3.2 电子式电压互感器的分类 23
1.3.3 电子式电流电压组合互感器 24
1.4 电子式互感器的标准体系 25
1.4.1 电子式互感器的基本概念 25
1.4.2 电子式互感器的通用结构 25
1.4.3 电子式互感器的输出说明 26
1.4.4 电子式互感器的误差定义 28
1.4.5 电子式互感器的标准介绍 30
1.5 电子式互感器的应用研究 33
1.5.1 电子式互感器的应用情况 33
1.5.2 电子式互感器的关键技术 35
参考文献 38
第2章 有源电子式互感器 42
2.1 有源电子式互感器的整体结构 42
2.1.1 有源交流电子式互感器 42
2.1.2 有源直流电子式互感器 47
2.2 有源电子式互感器的传变特性 49
2.2.1 有源交流电子式互感器 49
2.2.2 有源直流电子式互感器 52
2.3 有源电子式互感器的一次转换器 55
2.3.1 基本功能 55
2.3.2 供能方式 56
2.3.3 安装方式 57
2.4 高精度测量技术 58
2.4.1 交流电流传感器高精度测量技术 58
2.4.2 交流电压分压器高精度测量技术 61
2.4.3 直流电流分流器高精度测量技术 63
2.4.4 直流电压分压器高精度测量技术 64
2.5 温度稳定性提升技术 65
2.5.1 空心线圈温度稳定性技术 65
2.5.2 低功率线圈温度稳定性技术 66
2.5.3 电压分压器温度稳定性技术 67
2.6 电磁干扰防护技术 68
2.6.1 电磁干扰的实现途径 68
2.6.2 电磁干扰的综合防护 69
2.6.3 空心线圈的电磁干扰防护 71
2.7 可靠性设计与制造工艺 73
2.7.1 一次转换器的可靠性设计 73
2.7.2 光纤复合绝缘子制造工艺 74
参考文献 76
第3章 无源光学互感器 78
3.1 无源光学互感器的整体结构 78
3.1.1 无源交流光学互感器 78
3.1.2 无源直流光学互感器 82
3.2 无源光学互感器的传变特性 83
3.2.1 无源全光纤光学电流互感器 83
3.2.2 无源磁光玻璃光学电流互感器 90
3.2.3 无源电光晶体光学电压互感器 95
3.2.4 无源全光纤光学电压互感器 97
3.3 无源光学互感器的二次转换器 98
3.3.1 全光纤光学电流互感器 98
3.3.2 磁光玻璃光学电流互感器 103
3.4 小电流精确测量技术 104
3.4.1 噪声源的影响 104
3.4.2 噪声特性分析 106
3.4.3 提高信噪比方法 107
3.5 高次谐波精确测量技术 110
3.5.1 FOCT 传递函数模型 111
3.5.2 FOCT 提升带宽方法 113
3.6 温度稳定性提升技术 115
3.6.1 光源管芯温度控制 116
3.6.2 FOCT 一次传感器温度自补偿 117
3.6.3 FOCT 二次转换器温度软补偿 117
3.6.4 MOCT 自愈光学电流传感技术 118
3.7 抗外磁场干扰技术 119
3.7.1 离散环路磁场积分 119
3.7.2 零和御磁屏蔽技术 121
3.7.3 零和御磁结构设计 122
3.8 抗外部振动技术 123
3.8.1 FOCT 光路结构抗振技术 123
3.8.2 MOCT 共模差分消振技术 124
3.9 状态监测技术 125
3.9.1 光源管芯温度 125
3.9.2 光源发射光功率 127
3.9.3 探测器接收光功率 128
3.9.4 相位调制器半波电压 129
3.9.5 传感环工作温度 131
3.10 高可靠性设计与制造工艺 133
3.10.1 高圆双折射光纤拉制 133
3.10.2 保偏光纤显微对轴熔接 134
3.10.3 磁光传感单元非接触光连接 135
参考文献 136
第4章 中低压电子式互感器 139
4.1 中低压电子式互感器的特点与应用模式 139
4.1.1 中低压电子式互感器的特点 139
4.1.2 中低压电子式互感器的应用模式 140
4.2 中低压电子式互感器的整体结构 143
4.2.1 中低压电子式电流互感器 143
4.2.2 中低压电子式电压互感器 145
4.2.3 中低压电子式电流电压组合互感器 146
4.3 中低压电子式互感器的传变特性 148
4.3.1 电流传感方式与空心线圈设计 148
4.3.2 电压传感方式与分压器的设计 151
4.3.3 中低压零序电压测量方法 153
4.3.4 中低压一次传感器补偿法 153
4.4 中低压电子式互感器的一次转换器 154
4.4.1 基本功能 154
4.4.2 积分器的时间常数 155
4.4.3 光电线性隔离技术 157
4.5 温度稳定性提升技术 158
4.5.1 环氧浇注互感器的温升分析 158
4.5.2 内接采样电阻温升控制技术 159
4.5.3 一次传感器的温升控制技术 160
4.5.4 电阻分压器的温升控制技术 161
4.6 安全使用技术 161
4.6.1 电流互感器的等电位技术 161
4.6.2 电压互感器的接地点选择 162
4.7 环氧树脂浇注制造工艺 163
4.7.1 环氧树脂浇注的方式类别 163
4.7.2 环氧树脂浇注的工艺过程 164
参考文献 165
第5章 特种电子式互感器 166
5.1 特种电子式互感器的特点与应用模式 166
5.2 特种脉冲大电流有源空心线圈互感器 168
5.2.1 高频空心线圈的参数与结构设计 168
5.2.2 高频空心线圈的积分信号处理 174
5.3 特种工频大电流有源空心线圈互感器 178
5.3.1 分布式空心线圈的结构设计 179
5.3.2 分布式空心线圈的测量准确度 180
5.4 特种直流大电流无源全光纤互感器 181
5.4.1 大电流非线性误差修正方法 182
5.4.2 在线安装的外卡式结构设计 185
5.5 特种宽频大电流无源全光纤互感器 185
5.5.1 全光纤电流互感器的动态响应模型 186
5.5.2 全光纤电流互感器的宽频测量特性 187
5.6 特种无源光学电压互感器 190
5.6.1 特种高频光学电压互感器 190
5.6.2 自愈式光学电压互感器 191
5.6.3 分布式光学电压互感器 192
参考文献 193
第6章 合并单元 195
6.1 合并单元的功能特征 195
6.2 合并单元的整体结构 196
6.2.1 硬件结构 196
6.2.2 软件结构 198
6.3 合并单元的关键技术 199
6.3.1 合并单元采样处理 199
6.3.2 合并单元采样同步 201
6.3.3 合并单元时钟同步 203
6.4 合并单元的接口协议 205
6.4.1 与电子式互感器的接口协议 205
6.4.2 与二次设备的接口协议 206
6.5 合并单元的工程应用方案 210
6.5.1 技术参数与设备选型 210
6.5.2 交流变电站典型配置方案 212
6.5.3 直流换流站典型配置方案 214
参考文献 218
第7章 电子式互感器工程应用方案 220
7.1 交流电子式互感器 220
7.1.1 技术参数与设备选型 220
7.1.2 有源交流电子式电流互感器 223
7.1.3 无源磁光玻璃光学电流互感器 231
7.1.4 无源全光纤光学电流互感器 234
7.1.5 无源光学电压互感器 237
7.1.6 交流变电站典型配置方案 238
7.2 直流电子式互感器 242
7.2.1 技术参数与设备选型 242
7.2.2 有源直流电子式电流互感器 245
7.2.3 无源直流光学电流互感器 248
7.2.4 直流电压分压器 251
7.2.5 直流换流站典型配置方案 255
7.3 中低压电子式互感器 256
7.3.1 技术参数与设备选型 256
7.3.2 开关柜用电子式互感器 260
7.3.3 柱上断路器用电子式互感器 262
7.3.4 配电网工程典型配置方案 263
7.4 电子式互感器的输出接口 265
7.4.1 输出接口的参数设置 265
7.4.2 输出接口的技术要求 266
7.5 电子式互感器的接地设计 267
7.5.1 电子式互感器接地的技术特征 267
7.5.2 电子式互感器接地的功能分类 267
7.5.3 电子式互感器接地的设计方案 268
参考文献 270
第8章 电子式互感器试验与调试 272
8.1 整体试验 272
8.1.1 试验分类 272
8.1.2 准确度试验 274
8.1.3 温升试验 276
8.1.4 振动试验 278
8.2 交流电子式互感器相关试验 279
8.2.1 测量级准确度试验 279
8.2.2 保护级准确度试验 280
8.2.3 复合误差和暂态性能试验 281
8.2.4 长期性能带电考核试验 282
8.2.5 暂态电磁干扰试验 283
8.3 直流电子式互感器相关试验 284
8.3.1 测量准确度试验 284
8.3.2 极性反转试验 285
8.3.3 阶跃响应试验 285
8.3.4 频率响应试验 286
8.4 现场检验与调试验收试验 287
8.4.1 电子式互感器的现场检验 287
8.4.2 电子式互感器的调试试验 288
8.4.3 电子式互感器的验收试验 288
参考文献 289
第9章 电子式互感器运维与检修 291
9.1 交流电子式互感器 291
9.1.1 运行维护影响 291
9.1.2 设备检修与操作 292
9.1.3 设备巡视与维护 294
9.2 直流电子式互感器 297
9.2.1 运行维护影响 297
9.2.2 设备检修与操作 298
9.2.3 设备巡视与维护 300
参考文献 302
第10章 工程案例 304
10.1 智能变电站工程案例 304
10.1.1 新一代智能变电站示范工程 304
10.1.2 许昌皓月220kV 智能变电站 308
10.1.3 朝阳何家220kV 智能变电站 310
10.2 直流输电工程案例 312
10.2.1 沂南特高压换流站工程 313
10.2.2 厦门柔性直流输电工程 316
10.3 中低压配电网工程案例 318
10.3.1 开关柜用电子式互感器 318
10.3.2 环网柜用电子式互感器 319
10.3.3 充气配电设备用电子式互感器 320
10.3.4 柱上开关用电子式互感器 321
10.3.5 接地故障指示器用电子式互感器 322
10.4 特种电流测量工程案例 322
10.4.1 某电石冶炼炉工程 323
10.4.2 某600kA 电解铝工程 324
10.4.3 某超导托卡马克实验装置 325
参考文献 327
索引 328
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