光电电流互感器测试与校验方法

林 杰，章文炳

（福建师范大学闽南科技学院，福建泉州，362332）

光电电流互感器测试与校验方法

林 杰，章文炳

（福建师范大学闽南科技学院，福建泉州，362332）

本文分析了光电电流互感器的测试与校验的方法，阐述了光电电流互感器的结构和工作原理，并对光电电流互感器的测试系统进行了研究，同时还对光电电流互感器的虚拟校验仪进行了说明，最后总结了光电电流互感器测试与校验方法的要点，旨在研究出适合光电电流互感器的测试发展，从而推动光电电流互感器的发展和应用。

光电电流互感器；测试；校验方法

1 光电电流互感器的结构与工作原理

目前人们对光电电流互感器的研究还不是很多，有部分人认为光电电流互感器和电磁式电流互感器的输出方式和传感原理相同，二次定额的输出都是5A/1A，但是光电电流互感器不用通过二次定额，直接就能够输出数字信号，这与当前电力系统数字化发展的方向十分契合。光电电流互感器分为两种：有源式和无源式，区分的根据是看光电电流互感器高压侧的传感头需不需要连接工作电源。不同的光电电流互感器有不同的结构和不同的工作原理，以下是两种光电电流互感器的具体介绍。

1.1 光电电流互感器中的无源式

（1）工作原理：无源式光电电流互感器的工作原理是应用的法拉第磁光效应原理，就是磁光物质在传播无源式线偏振光时，受到磁场的影响光的振幅开始旋转。通过大量的试验总结出了法拉第磁光效应的表达式,这个表达式描述了磁光常数与线偏振光法拉第旋转角和磁场强度之间的关系，对无源式光电电流互感器的工作原理进行了公式的表达。

（2）无源式光电电流互感器结构，无源式互感器的结构不是很复杂，起偏器、检偏器、光纤、光源驱动器等都是无源式互感器的结构部件。检偏器能够输出和转换光强信号，而光纤能够传输信号到低压端，然后光电探测器就将这些信号转变成为电信号，最后微处理器通过这些信号得出电流的信息。

1.2 光电电流互感器中的有源式

有源光电电流互感器的工作原理应用的是空心线圈或者是高精度小型电磁式电流互感器。就是低压端对待测的大电流信号进行解调，解调的方式十分多样，例如:频率调制、脉宽调制等方式。而待测电流到达低压端的过程是：首先将待测的大电流信号通过空心线圈或者是高精度小型电磁式电流互感器转换为弱电信号，然后再使用电子电路将弱电信号调制成为数字电信号，再将电信号转换为光信号就可以经过光纤传输到低压端了。

2 光电电流互感器的测试系统

2.1 光电电流互感器测试系统的结构

光电电流互感器测试系统的结构比较复杂，运行原理就是标准电流互感器和待测光电电流互感器的传感头通过串接，在同一个电流回路中工作。在测试系统中最重要的部分就是虚拟校验仪，因为计算机采集到的信号最后都要由虚拟校验仪来进行误差计算，然后再对数据进行分析并显示出来。测试系统在对光电电流互感器进行稳态性能测试时，标准电流互感器的精密度可以高一些，能够在测试中通过紧密电阻对电流和电压进行转换。而测试系统在对光电电流互感器的暂态性能进行测试时标准电流的通道一般选择霍尔电流传感器。

2.2 光电电流互感器测试系统主要性能指标

在测试光电电流互感器的性能时，主要测试以下几个性能指标：光电电流互感器的相位误差、稳态比值误差、暂态误差及温度变化对光电电流互感器的影响，以下是对这几种性能指标的详细说明。

（1）光电电流互感器的稳态指标，测试稳态性主要就是测试光电电流互感器模拟和数字输出的额定比例系数，通常情况下这个系数由制造商公布，在测试时时通过傅里叶算法对数字输出和模拟输出的序列进行计算求解。

（2）相位误差，光电电流互感器中的相位指的是光电电流互感器输出的一次电流相量的单位，计算相位误差用的也是傅里叶算法，用傅里叶算法对光电电流互感器参考通道输出的相位和数字序列进行计算求解。

（3）温度变化对光电电流互感器的影响

测试温度对光电电流互感器产生影响的时候，是依据IEC标准进行测试的，IEC标准规定了温度变化的循环过程，在实际测试的过程中温度的变化不得小于5K/h，其中热时间常数是指光电电流互感器热稳定所需要的时间，这个数值也是由制造商公布的，制造商确定数值时是依据光电电流互感器的具体结构和大小。

3 光电电流互感器的虚拟校验仪

虚拟校验仪的数据输出显示的方式十分多样，可以显示曲线、图表、数值等，同时虚拟校验仪还可以深层次的对数值进行分析和计算。虚拟校验仪根据光电电流互感器的性能设计了两种测试仪：一种是暂态性性能测试仪，另外一种是光电电流互感器稳态性。以下是对两种测试仪的具体的说明：

3.1 虚拟校验仪的稳态性能校验仪

稳态性能校验仪的主要功能包括：光电电流互感器稳态运行情况下的相位误差计算和比值，温度变化对稳态指标的影响，还有谐波的处理。稳态性能校验仪的各参数是由稳态性能校验仪的前面板设定的，具体的参数有：通道的选择、扫描速率的设定等。虚拟校验仪的显示内容有：相位误差的曲线、对光电电流互感器采样波形的数值显示。

3.2 虚拟校验仪的暂态性能校验仪

虚拟校验仪的稳态性能校验仪主要的功能是将光电电流互感器暂态过程中的待校验通道和暂态过程中标准通道输出的波形显示出来。暂态性能校验仪还能够对暂态误差指标进行计算和显示，最主要的就是计算光电电流互感器一次电流衰减的时间常数，这样能够对光电电流互感器的问题和事故进行分析。

4 结语

随着科技的不断发展，光电电流互感器已经进入挂网试运行的阶段，这意味着光电电流互感器已经不再停留于理论研究阶段，正在逐渐投入使用。所以要对光电电流互感器的测试系统和校验方法进行研究探讨，促进光电电流互感器的推广应用。本文研究了光电电流互感器的工作原理，并在此基础上对光电电流互感器的测试系统进行了研究，针对不同的情况提出了不同的测试方法，最后还对光电电流互感器的虚拟校验仪进行了详细的说明，为光电电流互感器的测试和校验提出了具体的方法指导。

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[4]欧阳康.全光纤电流互感器信号处理系统设计与实现[D].北京邮电大学,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