智能化中壓開關(guān)柜的在線監(jiān)測和傳感器技術(shù)

1、用于電力系統(tǒng)測量和保護的新型電子式互感器New Type Electronic Transformer for Measurement & Protection of Power System （西安高壓電器研究所，任穩(wěn)柱 陜西，西安 710077） 1 概述電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防以及人民生活的許多方面都離不開電。輸變電設(shè)備是電力設(shè)備的重要組成部分，電站發(fā)出的強大電能，只有通過輸變電設(shè)備才能輸送到各個用戶?；ジ衅魇禽旊娋€路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用就是按一定的比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標

2、準數(shù)值，以便于用儀表直接進行測量?；ジ衅鞒米鳒y量外，還可以為各種繼電保護提供電流和電壓信號和動作電流。電力系統(tǒng)一直用電磁式CT （電流互感器）和PT (電壓互感器)測量一次側(cè)電流和電壓，為二次計量及保護等設(shè)備提供電流及電壓信號.電磁式互感器的工作基于電磁感應(yīng)原理，CT 的額定輸出信號為1A 或5A ，PT 的額定輸出信號為100V 或100/V。它們的結(jié)構(gòu)和變壓器相似，在其鐵心上繞有一、二次繞組，靠一、二次繞組之間的電磁耦合，將信號從一次側(cè)傳到二次側(cè)。在鐵心與繞組間，以及一、二次繞組之間必須有足夠耐電強度的絕緣結(jié)構(gòu)，以保證所有的低壓設(shè)備與高電壓相隔離。電磁式互感器的缺點是：絕緣難度大，特別是

3、500kV以上，因絕緣而使得互感器的體積、質(zhì)量、及價格均提高。例如，常規(guī)的油浸式電流互感器500kV產(chǎn)品的價格要比330kV的價格增加一倍；動態(tài)范圍小，電流較大時，CT會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，輸出的二次電流會嚴重畸變，影響二次保護設(shè)備正確識別故障，造成保護拒動，使電力系統(tǒng)發(fā)生嚴重事故；互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設(shè)備接口；易產(chǎn)生鐵磁諧振等；其頻帶響應(yīng)特性較差，頻帶窄，系統(tǒng)高頻分量無法傳遞，從而使新型的基于高頻分量的快速保護無法實現(xiàn)，等等。電子技術(shù)與計算機技術(shù)的進步推動了新型互感器的研究，隨著以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字保護裝置、電網(wǎng)運行監(jiān)視與控制系統(tǒng)的發(fā)展，互感器輸出值僅需要數(shù)伏，極小功率輸出

4、，因此，必須調(diào)整互感器結(jié)構(gòu)以適應(yīng)電參數(shù)采集的新要求。許多科技發(fā)達國家已把目光轉(zhuǎn)向新型電子式電壓、電流互感器的研究。國際電工協(xié)會也已發(fā)布電子式電壓、電流互感器的標準，分別是：IEC60044-7:1999 Instrument transformer part7.electromic voltage transformer.IEC60044-8:2002 Instrument transformer part8.electromic current transformer.電子式互感器的含義，除了包括光電式互感器，還包括其他各種利用電子測試原理的電壓、電流傳感器。在中壓領(lǐng)域，電子式電壓互感器一般

5、采用電阻分壓器、電容分壓器或阻容分壓器的原理。電子式電流互感器一般采用空心電流互感器（羅哥夫斯基線圈）和具有小鐵心的輕載電流互感器。其二次輸出均為小電壓信號。在高壓領(lǐng)域，電子式電壓互感器一般采用同軸式電容分壓器或光電電壓互感器器，電流互感器采用上述兩種原理或光電電流互感器原理。這些電子式互感器和傳統(tǒng)的電磁式互感器相比較均具有下列種種優(yōu)點。電子式互感器的原理匯總于表1。（1）優(yōu)良的絕緣性能以及便宜的成本價格電磁感應(yīng)式互感器的高壓母線與二次線圈之間通過鐵芯耦合，它們之間的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價隨電壓等級呈指數(shù)關(guān)系上漲。而電子式電流互感器所用材料為玻璃、光纖、SF6等絕緣材料，所以絕緣結(jié)構(gòu)簡單，其造價

6、一般隨電壓等級升高呈線性增加。 表1. 電子式互感器的原理匯總中壓領(lǐng)域電壓測量電流測量l l         電阻分壓器l l         電容分壓器l l         感應(yīng)式寬帶傳感器l l         羅哥夫斯基線圈高壓領(lǐng)域l l  

7、       阻容分壓器l l         電容分壓器l l         光學(xué)互感器（?？怂剐?yīng)）l l         感應(yīng)式寬帶傳感器l l         羅哥夫斯基線圈l l  

8、60;      光學(xué)互感器（法拉第效應(yīng)）l l         混合式光電互感器（2）不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題電磁感應(yīng)式電流互感器由于使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁共振和磁滯效應(yīng)等問題，而電子式互感器則不存在這方面的問題。（3）抗電磁干擾性能好，低壓邊無開路高壓危險，低壓邊短路無過熱危險電磁感應(yīng)式電流互感器二次回路不能開路，低壓邊存在開路產(chǎn)生高壓危險。由于電子式電流互感器沒有鐵芯，或在二次輸出端內(nèi)部已短接有小電阻，所以在二次開路時不會因為鐵芯

9、耦合產(chǎn)生高電壓。電子式電壓互感器主要是分壓器原理，二次短路時也不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，因此從根本上保證了人身及設(shè)備安全。（4）動態(tài)范圍大，測量精度高電網(wǎng)正常運行時，電流互感器流過的電流并不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網(wǎng)容量的增大，短路電流越來越大。電磁感應(yīng)式電流互感器因存在磁飽和問題，難以實現(xiàn)大范圍測量，同時滿足高精度計量和繼電保護的需要。電子式電流互感器有很寬的動態(tài)范圍，額定電流可測從幾十安培到幾千安培，過電流范圍可達幾萬安培；一個電子式電流互感器可同時滿足測量和繼電保護的需要，節(jié)約了成本、減小了體積。（5）頻率響應(yīng)范圍寬電子式電流互感器已被證明可以測出高壓電力線上的高次諧波，還可以進行電網(wǎng)

10、暫態(tài)、高頻大電流與直流的測量。而電磁感應(yīng)式電流互感器是難以進行這方面的工作的。（6）體積小、重量輕、節(jié)約空間電子式互感器體積和重量一般小于傳統(tǒng)式互感器的三分之一。據(jù)美國西屋公司公布的345kV的MOCT，其高度為2.7m，重量為109kg。而同電壓等級的油浸式電流互感器高為5.3m，重量為2300 kg，這給運輸和安裝帶來了很大的方便。（7）適應(yīng)了電力計量和保護的數(shù)字化、微機化和自動化發(fā)展的潮流。隨著計算機和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，電力計量和繼電保護已日益實現(xiàn)自動化、微機化。電磁感應(yīng)式電流互感器的5A或1A輸出規(guī)范必需采用二次電路轉(zhuǎn)換才能與計算機接口，而電子式互感器本事就可直接輸出模擬低壓電壓信號和數(shù)

11、字信號，可直接輸出給計算機，避免中間的復(fù)雜環(huán)節(jié)。綜上所述，電子式互感器有著傳統(tǒng)電磁式互感器無法比擬的優(yōu)點，它結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，是一種傳統(tǒng)電磁式互感器的理想替代產(chǎn)品，必將在未來的電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此，主要發(fā)達國家競相投資研制，電子式互感器已成為互感器的研究熱點。2 對變電站自動化系統(tǒng)的影響（1）電子式互感器簡化了繼保設(shè)備目前電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用以微機為基礎(chǔ)的數(shù)字保護，不需要大功率驅(qū)動，只需弱電壓信號就可以了，因此采用電子式互感器不必經(jīng)過電量變送器等設(shè)備就可以將高電壓、大電流變換為微機保護所要求的電壓、電流水平。電子式互感器模擬輸出省去了繼保的小CT、PT，電子式互感器數(shù)字輸出省去了繼保

12、的AD采樣環(huán)節(jié)。（2）促進了微機保護的精度和可靠性電子式互感器促進了微機保護的發(fā)展，提高了微機保護的精度和可靠性，例如使縱差保護的可靠性大大提高。（3）對電力系統(tǒng)的故障響應(yīng)速度快，靈敏度高現(xiàn)有的保護裝置（包括微機保護）由于受傳統(tǒng)的互感器性能的限制，其保護原理基本上是基于工頻量進行保護判斷的。易受過渡過程和系統(tǒng)振蕩、磁飽和等因素的影響，其保護性能難以滿足當今電力系統(tǒng)向著超高壓、大容量、遠距離方向發(fā)展要求。利用故障時的暫態(tài)信號量作為保護判斷，是微機保護的發(fā)展方向。它對互感器的線性度、動態(tài)特性等都有較高的要求，電子式互感器能滿足這一要求，而傳統(tǒng)互感器則不能。（4）促進變電站自動化的發(fā)展電子式互感器與

13、微機保護接口的標準化將大大促進電子式互感器和變電站自動化的發(fā)展。（5）滿足電力系統(tǒng)精確計量的要求電子式互感器的測量精度高，可以達到0.2級，測量范圍寬；輸出數(shù)字信號，更方便與數(shù)字電能表接口；可動態(tài)顯示和存儲電能、有功/無功功率等參數(shù)。電子式互感器更容易滿足電力系統(tǒng)精確計量的要求。（6）可方便實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化功能將電壓、電流傳感器集于同一絕緣結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成組合型電子式互感器，大大提高性價比；電子式互感器不僅可以做成獨立式的互感器，而且可以安裝在GIS、PASS等高壓開關(guān)和變壓器的電流套管中，與其它傳感器一起，使一次設(shè)備智能化和多功能化。（7）有利于實現(xiàn)變電站數(shù)字化、光纖化和智能化電子式互感器的信

14、號和傳輸形式都可以采用光纜（光纖）實現(xiàn)，而光信號的突出優(yōu)點和光纖通訊技術(shù)的廣泛采用使得變電站內(nèi)部以及和上級站之間的數(shù)據(jù)輸出更加可靠和迅速。電子式互感器與光纖通訊技術(shù)和微機相結(jié)合組成光纖局域網(wǎng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)是變電站自動化的一個重要的發(fā)展方向。開創(chuàng)了未來光纖化變電站的美好前景。3 中壓電子式互感器3.1 小信號電流互感器鐵芯線圈式低功率電流互感器（LPCT）是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展。由于現(xiàn)代電子設(shè)備的低輸入功率要求，LPCT可以按照高阻抗Rb進行設(shè)計。結(jié)果是，傳統(tǒng)電磁式電流互感器在非常高（偏移）一次電流下出現(xiàn)飽和的基本特性得到改善，并因此顯著擴大測量范圍?？傁墓β实慕档?，便有可能無飽和地

15、高準確度測量高達短路電流的過電流。對有很大直流分量的短路電流也能滿足。除了量程比較寬，LPCT可以設(shè)計得尺寸比傳統(tǒng)電磁式電流互感器小。所以，在整個使用范圍內(nèi)可以由單個（多用途）電流互感器承擔，同時用于測量和保護的目的。LPCT是一種電磁式電流互感器，它包含一次繞組、小鐵芯和損耗極小的二次繞組，后者連接并聯(lián)電阻Rsh設(shè)計為互感器的功率消耗接近于零。二次電流Is在并聯(lián)電阻上產(chǎn)生電壓降Us，其幅度正比于一次電流且同相位。而且，互感器的內(nèi)部損耗和負荷要求的二次功率越小，其測量范圍和準確度越理想。小信號電流互感器等效電路示于圖（1）。圖（1）鐵芯線圈電子式互感器原理圖圖（2）電壓輸出的鐵芯式電流互感器等

16、效電路由于小信號電流互感器這樣的特性，一次電流從50A5000A范圍內(nèi)具有相同的傳輸特性，并且使用一臺小信號電流互感器可以同時作為測量和保護使用。該互感器采用特殊的環(huán)氧樹脂澆注結(jié)構(gòu)，輸出電壓可以通過不同的網(wǎng)絡(luò)終端負載來轉(zhuǎn)換，可以通過精密薄膜或厚膜四端電阻實現(xiàn)。其誤差在4080范圍內(nèi)，準確度僅僅變化0.05%，國外ABB公司、Trench公司和國內(nèi)西安高壓電器研究所等單位已研制出了相應(yīng)的產(chǎn)品，并在開關(guān)柜中得到了應(yīng)用。圖（3）LPCT屏蔽電纜示意圖為了防止暫態(tài)干擾電壓，小功率輸出信號的傳感器必須采取相應(yīng)的屏蔽措施，在引出線范圍，絞合的雙屏蔽電纜被證明是合適的，如圖（3）所示。鐵芯本身有各種各樣的屏

17、蔽方法。表2表示幾種屏蔽方式及其對于與具有不同上升時間的瞬態(tài)脈沖的屏蔽效果。     表2. 對小信號電流傳感器采取的屏蔽措施，相對于標么值1屏蔽方式上升時間二次電壓在塑料外殼中未屏蔽250ns91V在塑料外殼中未屏蔽5ns1475V在金屬外殼中未屏蔽250ns15V在金屬外殼中未屏蔽5ns67V在塑料外殼中用導(dǎo)電箔屏蔽250ns15V在塑料外殼中用導(dǎo)電箔屏蔽5ns350V3.2 羅哥夫斯基電流傳感器空心線圈電流互感器以Rogowski線圈為傳感頭，Rogowski線圈是一種密繞于非磁性骨架上的空心螺線管，結(jié)構(gòu)如圖（4）所示。圖中i為穿過線圈的

18、被測電流。圖（4）Rogowski線圈示意圖設(shè)n為線圈單位長度上的匝數(shù)，S為線圈截面積，則線圈dl段上的磁鏈為： （1）式中：H為線圈dl段處的磁場強度。整個線圈的磁鏈為： （2）若線圈各處的n及S均勻，根據(jù)全電流定律，有：= （3）若i為交變電流，則線圈的感應(yīng)電勢e(t)為： （4）由式（4）可知，Rogowski線圈的感應(yīng)電勢e(t)與被測電流i的微分成正比，利用電子電路對e(t)進行積分變換便可求得被測電流i。羅哥夫斯基線圈由于采用非磁性的線圈芯，故沒有任何非線性飽和效應(yīng)。它允許隔離的電流測量，并具有較寬的帶寬，最大可達1兆赫茲。羅哥夫斯基線圈具有良好的線性特性，且體積和重量輕。可以認為

19、是理想的電流傳感器。羅哥夫斯基線圈不存在飽和性，它可以用來測量從幾安培到幾百千安的電流，最小值和最大值主要取決于測量的電子元件。線性特性帶來以下特點：l l         所需要的不同規(guī)格的電流互感器數(shù)目減小l l         高故障電流的準確測量（故障定位，斷路器的狀態(tài)監(jiān)控）由于羅哥夫斯基線圈的輸出與電流的時間導(dǎo)數(shù)成正比例，因此需進行積分。早期使用的模擬式積分器誤差較大，應(yīng)用不理想，現(xiàn)采用數(shù)字方法積分，效果較好。影響電流傳感器的

20、準確性有如下原因：l l         溫度變化l l         裝配出差錯l l         其他相電流的影響（串擾）l l         初級導(dǎo)體的非無限長度（例如：接近線圈的90°角）通過嚴格的設(shè)計及制造的質(zhì)量控制，可以降低線圈芯和繞組裝配對精確度的

21、影響，目前傳感器的準確度可以達到0.5%。但0.5%的精確度很難滿足電力設(shè)計規(guī)范對計量的±0.2.%的要求，針對上述影響電流傳感器精確度的因素，可采取如下方法進行解決。1) 采用對溫度反應(yīng)不敏感的特殊材料，以降低溫度對其的影響（見圖5）。圖（5）羅哥夫斯基線圈電流傳感器與溫度的關(guān)系2) 測量傳感器的溫度，然后對溫度進行補償。3) 裝配誤差可以用適當?shù)臋C械安裝來消除。一般情況下，電流傳感器是集成在套管中，這樣裝配誤差就可以降低。4) 串擾（其他相電流對于被測量電流的影響）可以通過傳感器的優(yōu)化設(shè)計，從而使串擾影響降到最低。標準傳感器的串擾如圖（6）所示。在一般保護算法中，相位角的準確度是

22、很重要的。鐵芯電流互感器的缺點是相位移隨電流而改變，特別是在欠激勵或過激勵的過程中。而這種情況對羅柯夫斯基線圈來說，已不是問題，因為相位移很小，并且不隨電流而改變。通過上述措施，羅哥夫斯基線圈測量電流的準確度也能達到計量要求的0.2級。圖（6） 串擾影響圖（7）羅哥夫斯基線圈/頻率關(guān)系 頻率范圍：電力系統(tǒng)工頻為50赫茲，而羅哥夫斯基線圈的頻率范圍為從幾十赫茲到1兆赫茲以上。故對于保護、監(jiān)控和電力測量來說，已經(jīng)完全滿足要求。圖（7）表示了羅柯夫斯基線圈與頻率的關(guān)系。3.3 電阻分壓器電阻分壓器在高壓測量技術(shù)中的應(yīng)用經(jīng)受了長期的考驗，但是直到目前在供電電網(wǎng)中的應(yīng)用還較為罕見?，F(xiàn)在，由于電

23、力系統(tǒng)使用數(shù)字式繼電保護和新的傳輸技術(shù)，為分壓器的使用提供了新的前景。專門為在中壓電網(wǎng)運行而開發(fā)的電阻分壓器可以使開關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和二次保護技術(shù)得到革新并且降低成本。電阻分壓器可以取代感應(yīng)式或電容式電壓互感器，它直接和處理測量信號的二次設(shè)備相連接。其原理圖如圖（9）所示。電阻分壓器的主要特點是，在設(shè)計合理的情況下，測量、計量和保護的所有要求都能得到滿足。3.3.1性能與傳統(tǒng)互感器相比，電阻分壓器具有以下優(yōu)點：l l         結(jié)構(gòu)體積小l l      

24、;   與傳統(tǒng)互感器相比，費用明顯降低l l         可以用電阻分壓器作為支撐絕緣子l l         與電子式測量和保護裝置的匹配簡單l l         具有較寬的傳輸帶寬（0f1kHz），在多數(shù)的條件下可以直到10kHz而不發(fā)生諧振l l       

25、;  一臺分壓器就可用于測量和保護的目的l l         與感應(yīng)式互感器相反，在對連接電纜進行耐壓試驗時不需要拆卸相對的缺點是：l l         在運行期間分壓比可能由于老化而發(fā)生變化l l         分壓比可能與溫度有關(guān)l l         沒有電

26、位隔離下列表格對電壓互感器、電容互感器器和電阻分壓器進行了比較。 電壓互感器電容互感器器電阻分壓器準確度l l                        測量互感器l l               

27、60;        保護互感器 0.1級以下3P，6P 1級（3P） 0.2級3P負載容量直到100VA10VA毫瓦校準能力是是可以受電磁場影響可能性小小需要屏蔽措施傳輸帶寬受諧振現(xiàn)象限制針對額定頻率屏蔽DC直到kHz范圍LSA的接口中間互感器中間互感器隔離放大器費用高高低（分壓器）頻率不等于50/60Hz時EMC措施特性中高（抗鐵磁諧振線路）小到母線的接觸連接二次，無一次，有無有電纜試驗拆卸互感器拆卸互感器不需要采取措施電阻分壓器是非傳統(tǒng)互感器，因為它的小功率輸出小信號不需要在沒有輔助能量的

28、情況下進行處理。IEC60044-7把這種互感器稱為“電子式電壓互感器”，相應(yīng)的德國標準是VDE 0414-206。標準中有電子式電壓互感器的結(jié)構(gòu)圖，圖中有電阻分壓器（圖8）。 圖（8）在電子式電壓互感器（ESW）中安排著電阻分壓器3.3.2 到電阻分壓器的接線兩個電阻R1和R2按照需要的分壓比T進行選擇，它們構(gòu)成電阻分壓器。圖（9） 電阻分壓器下列等式適用于無負載的分壓器： 電阻分壓器的輸出信號在IEC60044-7中規(guī)定，對于單相互感器是：6.5/V 3.25/V 1.625/V所連接的負載對分壓比有影響。圖（10） 連接裝置的內(nèi)阻（Ri）對誤差的影響圖11所示的比差和角差允許誤差帶相對應(yīng)

29、于用作一級測量互感器和3P級保護互感器，該誤差帶對于完整的電子式電壓互感器是有效的，即包含了傳輸導(dǎo)線、必要的中間網(wǎng)絡(luò)（例如隔離放大器）和連接裝置的輸入阻抗的影響。優(yōu)先考慮的準確度等級是0.5級或0.2級同時滿足3P級。圖（11） 分壓器對誤差的影響3.3.3 電阻分壓器的頻率特性通過對支柱絕緣子結(jié)構(gòu)的分壓器采取不同的結(jié)構(gòu)并做成SF6分壓器，可以使分壓器在較高的頻率范圍內(nèi)具有不同頻率特性。在額定頻率下，純電阻負載對分壓器的頻率特性的影響可以忽略，當然，分壓器的內(nèi)部電容對頻率特性有影響。支柱絕緣子結(jié)構(gòu)的分壓器在較高頻率下具有高通特性，這導(dǎo)致分壓器高壓端子和電阻帶構(gòu)成電容，從而使高頻下得分壓比減小。

30、通過在電阻分壓器后面連接測量裝置可以得到補償，圖（12）表示補償前后的電壓比差。圖（12）補償?shù)暮臀囱a償?shù)姆謮浩鞯念l率特性用四端網(wǎng)絡(luò)方程的原始型式對分壓器的接口進行補充說明是有意義的，這樣可以通過二次設(shè)備的軟件對由于二次設(shè)備負載而引起的分壓比變化所產(chǎn)生的比差和角差進行修正。這里，分壓器應(yīng)是這樣設(shè)計的，既可以認為修正與二次設(shè)備和它的輸入組件與制造廠無關(guān)。如果二次設(shè)備的制造廠可以用軟件對比差和角差進行修正，則分壓器的傳輸特性可以用多項式說明：3.4 電容分壓器多年來電容式帶電顯示或測量系統(tǒng)在中壓設(shè)備中得到了應(yīng)用，首先采用的是一體化在支柱絕緣子、套管和電流互感器中的電容測量極板。如果顯示裝置或保護裝

31、置的輸入阻抗不夠大，則一次電壓和二次電壓之間會產(chǎn)生相位移，這個可以被進行修正，當然在設(shè)計幾何尺寸式必須考慮引出頭的電壓分布。電阻連接和相應(yīng)的有源放大線路已經(jīng)證明是明顯有利的，同時可進行適當?shù)倪M行相位修正。如果使用屏蔽的電容分壓器即金屬封閉式結(jié)構(gòu)，則它對外界電磁場的干擾不敏感，樣機結(jié)構(gòu)目前可以達到1級，當然還必須進一步對集中結(jié)構(gòu)元件的溫度影響進行最佳化，并且用用戶指定的接口進行。圖（13）電容式中壓分壓器電容分壓器不適用于低于10Hz的很低頻率，這個系統(tǒng)的另一個缺點是在電網(wǎng)分閘和重合閘時不能正確傳輸一次電壓的圖像，因為分壓器不能把電容部件中儲存的電荷導(dǎo)走到地。在保護范圍，分壓器的準確度等級對于中

32、壓來說是一種簡單的可靠的系統(tǒng)。4 高壓電子式互感器4.1 光電電流互感器（OCT）OCT是根據(jù)法拉第效應(yīng)（Faraday effect）的原理工作的，如圖（14）所示。圖（14）法拉第效應(yīng)當一豎線偏振光以與磁場平行的方向通過某些光學(xué)材料（光學(xué)傳感器）時，由于磁場的作用，偏振面將發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度為 （1）式中V為光學(xué)材料的Verdet常數(shù)，其單位是rad/A;H為磁場強度，它是由導(dǎo)體中流過的待測電流引起的；L為光線在材料中通過的路程。若光路設(shè)計為閉合回路，由全電流定理可得： （2） 測得線偏振光的旋轉(zhuǎn)角度就可求出導(dǎo)體中的電流i(t)。OCT即時基于這一原理工作的。其工作過程如圖（15）所示。

33、用恒流源驅(qū)動某一波長的發(fā)光二級管（LED）提供一個恒定的光源，光通過一根光纖從控制室傳輸?shù)礁邏簠^(qū)，到達高壓區(qū)的光經(jīng)準直透鏡成為平行光，再經(jīng)起偏器（Polarizer）成為線偏振光后射入光學(xué)傳感器，光在傳感器中環(huán)繞導(dǎo)體一周。在磁場作用下，偏振光將發(fā)生旋轉(zhuǎn)，出射光經(jīng)檢偏器（Analyzer）檢偏后，再經(jīng)耦合透鏡進入另一根光纖傳輸至控制室，經(jīng)光電檢測后轉(zhuǎn)換成電信號進行放大濾波，再進入微機系統(tǒng)進行處理。圖（15） OCT的工作原理目前尚沒有精確測量偏振面旋轉(zhuǎn)的檢測器，通常將線偏振光旋轉(zhuǎn)角度變化的信息轉(zhuǎn)化為光強變化的信息，這是通過圖（15）中的檢偏器來實現(xiàn)的。令起偏器、檢偏器的偏振化方向（透光軸）之間的

34、夾角為45°，根據(jù)馬呂斯定律有 （3）式中P為穿過檢偏器的光強；pin為投射到檢偏器的光強。將式（3）進行化簡得 （4）因很小時有 （5）代入到式（4）得 （6）將式（2）代入到式（6），得 （7）式（7）中的直流和交流分量分別經(jīng)過低通和帶通濾波器濾波后為交流分量 （8）直流分量 （9）將式（8）除以式（9）可得 （10）其檢測方法如圖（16）所示。圖（16） 檢測方法略圖采用除法可以消除光源波動、光在光纖中的傳輸損耗及光纖連接器的耦合損耗所帶來的誤差。從圖（15）中的測量原理可見，整個OCT系統(tǒng)由3部分組成，即：光發(fā)射部分、光路部分和光接受部分。系統(tǒng)工作時，控制室中的光源經(jīng)驅(qū)動電路

35、把電信號轉(zhuǎn)換成與強度成比例的光信號，并經(jīng)過光纖傳到安裝在高壓區(qū)的光學(xué)傳感器中，在導(dǎo)體被測電流產(chǎn)生磁場的作用下，使偏振光的偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)（即所謂的Faraday效應(yīng)）之后，線偏振光經(jīng)過偏振器轉(zhuǎn)換成含有偏振角信息的光強信號，再經(jīng)光纖傳輸?shù)焦庑盘柦邮詹糠?，通過光電轉(zhuǎn)換成電信號，再進行放大、濾波、除法等運算，得到被測電流。此外，經(jīng)OCT提供給保護裝置的電信號是經(jīng)過交、直流分離后相除得到的。此類濾波器的設(shè)計應(yīng)滿足不同保護算法的要求，如：大多保護算法要求提供工頻分量，在變壓器保護算法中實現(xiàn)制動原理需要二次諧波分量，在發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障的保護算法中還需要三次諧波分量，而在消弧線圈接地的小電流系統(tǒng)

36、中發(fā)生單相接地進行選線及定位時還可能會用到五次諧波分量，這些應(yīng)在設(shè)計中予以考慮。4.2 混合式光電電流互感器混合式光電電流互感器框圖如圖（17）所示，數(shù)字光電測量電路由傳感頭、積分器、串行A/D轉(zhuǎn)換、電壓電流轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換等模塊組成。光脈沖信號經(jīng)光纖從線路高電位端傳輸?shù)降碗娢欢恕?shù)字光電接收電路由光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、串行D/A轉(zhuǎn)換和通信接口等模塊組成。處于線路高電位處的數(shù)字光電測量電路的工作電源由附加電流互感器共給，成本低、安全可靠。圖（17）組合光電互感器信號流程圖系統(tǒng)設(shè)計l l         高壓區(qū)的設(shè)計高壓

37、區(qū)由羅柯夫斯基線圈、積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、光源組成。當被測電流i通過羅柯夫斯基線圈時，在線圈出線端感應(yīng)出電勢e，e與初級電流i的變化率di/dt成正比。該信號經(jīng)積分后得到一個與i成正比的電壓信號；接著再高壓端把這個信號通過A/D轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，通過數(shù)字信號驅(qū)動光源產(chǎn)生光脈沖。再把這個光脈信號通過光纖傳到低電位。羅柯夫斯基線圈作為系統(tǒng)的核心部件，尤為重要。羅柯夫斯基線圈前面已經(jīng)介紹，這里不再重復(fù)。l l         積分環(huán)節(jié)在實際應(yīng)用中，由于輸出二次電壓與一次母線電流的導(dǎo)數(shù)成正比，故在相位上兩者相差90

38、76;，這樣我們需要在線路里加一個RC積分環(huán)節(jié)，使其相位一致。積分器是一個重要環(huán)節(jié)，積分信號精確才能保證后面信號數(shù)字變換的準確及整個系統(tǒng)的精度。圖（18）為簡單的RC積分電路，其傳遞函數(shù)為： (1)式中：U1、U0分別為積分器的輸入、輸入信號； R、C分別為積分器的電阻、電容。圖（18）RC積分電路當R·C1，即時，上時為： （2）即 （3）本系統(tǒng)中，Ui（t）即為羅氏線圈輸出e(t)，故： （4）在具有同樣的R、C值時，無源積分器只有對其頻率比1/RC大的信號才可得到近似的積分關(guān)系，有源積分器則沒有這個限制。實際系統(tǒng)中采用圖（19）所示的有源積分器。圖（19） 有電源積分電路l l

39、         A/D轉(zhuǎn)換與E/O轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)字信號驅(qū)動發(fā)光二極管來發(fā)光。通過A/D轉(zhuǎn)換與E/O轉(zhuǎn)換，可以傳輸數(shù)字的光脈沖信號，這種信號的優(yōu)點是抗干擾能力強，信號的損耗小。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展（DSP）這種光數(shù)字信號的傳輸方式越來越受到人們的普遍應(yīng)用。l l         光纖傳輸光纖傳輸系統(tǒng)具有兩個重要的作用，一是作為高低電壓之間的電絕緣介質(zhì)，二是實現(xiàn)高壓側(cè)電流采樣數(shù)據(jù)向低壓側(cè)的高速傳送。光

40、纖傳輸系統(tǒng)的原理如圖（20）所示。圖（20）光纖傳輸系統(tǒng)的原理從光源發(fā)出的光耦合到光纖，利用光在光纖中的全反射來傳輸光信號，在接收端通過O/E變換，還原成電信號。為了減少光信號在光纖傳輸過程中的色散與損耗，一般選用由比較純凈的石英的單模光纖?？梢员苊庥呻s質(zhì)吸收引起的損耗和不同模式傳播引起的色散。l l         低壓端的信號處理信號經(jīng)光纖傳送到低壓端后經(jīng)過O/E轉(zhuǎn)換后可作兩方面處理：一是通過電子線路將信號還原成電流信號，供測量和保護裝置用；二是將信號直接通過通訊口，送到控制室的計算機進行處理。根據(jù)實際需要，在

41、低壓端可提供模擬信號和數(shù)字信號接口。l l         高壓端電源供電由于羅柯夫斯基線圈工作在高壓或超高壓環(huán)境下，不能直接給羅柯夫斯基線圈連接的功能電路供電，因此OCT測量系統(tǒng)高壓測電路的電源問題是混合式光電電流互感器測量系統(tǒng)的一個技術(shù)難點。其供電方式主要有懸浮互感器供電、高壓電容分壓器供電和激光供電等幾種方式：1. 用懸浮互感器的供電方式懸浮互感器的供電方式的原理框圖見圖（21），它利用電磁感應(yīng)原理，由普通鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)原理，由普通鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)交流電壓，然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后

42、為高壓側(cè)電路供電。其戴維南原理等效電路見圖（22）（其中， ZC為可控阻抗，ZL為負載阻抗），電路方程為：I=U（1/ ZC +1/ZL）,即ZC =U/（I-U/ZL）圖（21） 懸浮互感器供電方式的原理結(jié)構(gòu)圖因此只要設(shè)計可控阻抗ZC滿足上述條件，就可穩(wěn)壓。由圖（21）可知懸浮式電源存在死區(qū)：當IU/ ZL時，ZC0。ZC相當于一定容量的發(fā)電機或某一外部電源。這時若無外加電源，則高壓側(cè)電路無法正常工作。 圖(22) 懸浮互感器供電等效電路圖 圖（23）電容分壓供電原理電力系統(tǒng)負荷很大，母線電流隨之變化很大（幾A至kA）;母線短路瞬時電流可超過十倍額定電流。如此大工作范圍為電源變壓器和穩(wěn)壓電路

43、的工作帶來嚴重困難。因此，設(shè)計一是要盡量降低死區(qū)電流，保證在電力系統(tǒng)電流很小時能提供足以驅(qū)動處于高壓側(cè)電子電路的功率，二是當系統(tǒng)出現(xiàn)短路大電流時，能吸收多余的能量，給電子線路提供一個穩(wěn)定的電源，其本身也不因電動力而損壞。2. 用高壓電容分壓器的供電方式在高壓母線與地之間連接高壓電容分壓器從高壓母線上取得能量經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，向高壓側(cè)電路供電，其電路原理見圖（23）。其中，C為高壓電容分壓器，R1為穩(wěn)壓電路等效電阻，r1為負載電阻。圖（24）模擬實驗的U、I關(guān)系用直徑為90cm兩塊圓形銅板模擬高壓電容分壓器，調(diào)整銅板間距，測出U、I值。表1列出兩銅板間距為10cm時所測出的U、I，其曲線圖

44、見圖（24），可見U和I成線性比例關(guān)系。調(diào)整銅板間距或者在銅板之間放置不同介質(zhì)來調(diào)整電容C的大小，可以得到不同的電流輸出。表1 銅板間距為10cm時的電壓、電流U/kV20304050607080I/mA0.410.660.871.081.301.551.80如330kV級OCT 供電電源要求電壓+5V，電流10mA，具有50 mW穩(wěn)定功率輸出，則因1/CR1+r1 ,330Kv母線相電壓U=190.5kV，故C=I/u=167pF,即高壓電容分壓器只要滿足C=167pF,就可達到供電電源對電流的要求，再采用穩(wěn)壓電路得到+5V電壓輸出。實際中，高壓電容分壓器采用集中式電容分壓器，見圖（25），

45、這種方法的優(yōu)點是，利用傳統(tǒng)電容式電壓互感器（CVT），即能提供OCT的高壓側(cè)供電電源，又可應(yīng)用光纖技術(shù)于CVT從而實現(xiàn)測量對電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率（VIP）。 圖（25） 集中式電容分壓器模型 圖（26） 低壓側(cè)激光供電原理3. 低壓側(cè)激光供電方式OCT低壓側(cè)激光供電方式其原理圖見圖（26），他由激光二極管（LD），光電池（PD），光電轉(zhuǎn)換器和DC-DC變換器構(gòu)成。激光供電用光推動原理將光源（即低壓側(cè)激光二極管）的光能量經(jīng)光纖傳送給高壓側(cè)的光電轉(zhuǎn)換器件，轉(zhuǎn)換成電能量后經(jīng)過DC-DC變換后向高壓側(cè)電路供電。根據(jù)系統(tǒng)總功率需要選用合適的光功率和輸出效率的激光二極管，可以非常滿意地得到光電池的恒

46、定功率和電壓輸出。這種方式的優(yōu)點是電源能量供給穩(wěn)定，不受高壓母線上電流大小和電壓高低的影響。 除激光供電方式外，還有太陽能電池供電方式、超聲波供電方式等。這些方式的能量都取自外部，不受電力系統(tǒng)運行情況的影響。4.3 光電電壓傳感器（OVT）外加電場引起介質(zhì)折射率改變的現(xiàn)象成電光效應(yīng)。折射率對應(yīng)電場的函數(shù)關(guān)系表示為：n=n0+bE+b1E2+-式中的一項n0余電場無關(guān)，為弱電場下的折射率；第二項表示折射率與電場一次方成正比，稱一次電光效應(yīng)（Pockels效應(yīng)）。一次電光效應(yīng)只存在于不具有對稱中心的20類電群中，也就是說壓電晶體一定具有一次電光效應(yīng)。KDP類晶體在室溫下屬m點群，單軸晶體，光軸為C

47、軸。家電廠后，由于電光效應(yīng)引起KDP晶體折射率橢球參數(shù)改變，如果外電場平行于X3軸，E=E3,則得到如下折射率橢球方程 -(3-1)(3-1)式中交叉項x1x2表明折射率橢球的形狀和方位均發(fā)生變化，即橢球繞x3軸旋轉(zhuǎn)了角度。(3-1)式經(jīng)過坐標變換后，可得到 -（3-2）式中： （i , j=1,2,3）圖(27) 電場作用下，KDP晶體折射率橢球切面變化 在E3電場作用下，KDP晶體由單軸晶體變成雙軸晶體，折射率橢球在x1x2平面切面由圓變成橢圓，見圖（26）中虛線圖形。圖（28）Pockels效應(yīng)測量電壓原理圖（28）是Pockls效應(yīng)測量電壓原理圖，電場沿Z方向，線偏振光傳播沿Z方向時，

48、不存在自然折射率影響，溫度穩(wěn)定系數(shù)好，而且電光效應(yīng)引起的相位延遲大，其相位延遲為 -（3-3）式中：為KDP施加電壓方向的長度；為半波電壓；（因采用縱場電光效應(yīng)，所以）；為KDP縱向效應(yīng)的一次電光系數(shù)。通過檢偏器后，在光電管上得到光強為： -（3-4）式中：是輸入光強； 是半波電壓。圖（29） 電光調(diào)制器入射光與出射光曲線圖（29）是式（3-4）函數(shù)曲線，如果不加直流偏置電壓，很明顯輸出波形嚴重失真，輸出信號中含有直流分量和偶次倍頻分量；在起偏器與電光晶體之間加一個1/4波片（相當于施加一個直流偏置電壓），式（3-4）為：-（3-5） -（3-5）在施加電壓很小時， -（3-6）最后得到 因此

49、插入1/4波片，使工作點偏置到處，信號可以完成對輸出光強線性調(diào)制，可得到不失真輸出OVT方案，研究出了Pockels效應(yīng)的110kV新型光電電壓互感器，其原理框圖如圖（30）。圖（30） 110kV新型OVT原理圖（如皋高壓電器廠）偏振光通過晶體方向與外加電場方向垂直，選用BGO光電晶體，在外加電場的作用下，其折射率隨電場強度線性變化，由Pockels效應(yīng)引起的雙折射兩束光的相位差，（式中是電光晶體的半波電壓，與晶體的Pockels效應(yīng)系數(shù)、通光波長、折射率、幾何尺寸d（厚度）和（長度）有關(guān)： -（3-8）采用干涉法進行間接測量。如圖（31），輸出的兩路線偏振光的偏振面分別與起偏器的透光軸垂直

50、和平行，輸出光強分別為： -（3-9）可以利用光電變換電路及信號處理電路將（3-9）式中直流和交流分量分離后相除，得到與外加電壓成正比的輸出信號：，從而求出被測電壓信號。4.4 高壓系統(tǒng)分壓器高壓系統(tǒng)的分壓器主要有三種方式：電阻分壓器集中式電容分壓器同軸電容式分壓器（主要用于GIS中）。圖（31）顯示了170kV電阻式分壓器，過去在分壓器低壓端子和二次回路之間使用放大器，新開發(fā)的分壓器可以直接把二次電壓連接到保護設(shè)備和測量裝置上或者使用數(shù)字運放的計量單元。分壓器可以裝在GIS的單相殼體或者三相殼體中。圖（31） 170kV電阻式分壓器 圖（32）顯示了用于GIS中的同軸式電容分壓器。

51、高壓導(dǎo)電桿作為同軸電容器的高壓極板。低壓電極也為同軸圓柱體，其等效電路圖（33）如圖所示。圖（32）同軸電容分壓器圖（33）同軸電容分壓器的等效電路圖高壓臂電容量 C1= 其中：D、d分別為同軸電容器極板的外、內(nèi)直徑b為低壓電極板的長度對于SF6封閉式高壓開關(guān)設(shè)備，高壓電容器可以做成圓筒電容器與高壓開關(guān)設(shè)備做成一體，不僅簡單易行，而且節(jié)約空間位置。在經(jīng)典的電容式電壓互感器中，用電子式低壓部分代替耦合互感器可以避免鐵磁諧振現(xiàn)象和 KIPP振蕩，并可提供較好的暫態(tài)特性。電子組件的良好長期穩(wěn)定性使它可以與適合的高壓電容器相連構(gòu)成0.1級高精度電壓互感器，這種互感器可以在現(xiàn)場簡單調(diào)試，在100/3 V

52、下負載可達25 VA。圖34. EVT型電子式電壓互感器的原理線路5 電子式電壓電流傳感器與二次設(shè)備的接口傳統(tǒng)的電磁式互感器二次輸出為5A或1A。電壓互感器二次輸出為100V,它們是和電磁式繼電器保護相匹配的。由于現(xiàn)代數(shù)字式保護和控制設(shè)備不需要大的輸入信號功率,而新型電子式電流電壓互感器也不可能提供大的能量,因此需要新型的接口處理系統(tǒng)。IEC在努力工作,正在制定出新的適用標準。有三個IEC委員會致力于新型電子式CT和PT以及它們到二次設(shè)備的連接。TC38第23工作組和第27工作組致力于對新技術(shù)的要求和由于使用新型技術(shù)而引入的試驗,TC57第12工作組致力于電站的整體通信。點對點接口在此期間TC

53、38已經(jīng)發(fā)布了電力電壓傳感器(EVT)標準IEC60044-7和電力電流傳感器(ECT)標準IEC60044-8。兩個標準規(guī)定的典型小功率模擬低壓輸出在10V范圍,這對于數(shù)字保護和控制設(shè)備特別是中壓是最佳的。IEC60044-8(和IEC61850-9-1)也規(guī)定了二次設(shè)備的數(shù)字接口,不是每個傳感器分別連接到二次設(shè)備,而是外露裝置的傳感器通過所謂合并單元分組連接到二次裝置(圖35)。計量單元可以連接7個電流傳感器(3個測量ECT,3個保護ECT,一個中性點ECT)和5個電流傳感器(3個保護/測量EVT,一個總線EVT和1個中性點EVT)。然后計量單元通過具有電流和電壓數(shù)據(jù)時間相關(guān)裝置的點對點連

54、接提供給二次設(shè)備。圖（35） ECT和EVT組和構(gòu)成的數(shù)字輸出傳感器和計量單元之間的連接是恰當?shù)?具體要求由計量單元的輸出決定。這使它應(yīng)用于計量時有很大不同:因為隨著數(shù)字傳輸?shù)膽?yīng)用,沒有出現(xiàn)表計中A/D轉(zhuǎn)換引起的附加誤差,因此,數(shù)字系統(tǒng)的總準確度比傳統(tǒng)系統(tǒng)高許多,甚至當采用圖（36）中相同的準確度等級時也是如此。或者反過來說:為了達到與傳統(tǒng)系統(tǒng)相同的總準確度,采用數(shù)字接口時ECT和EVT的準確度等級可以比傳統(tǒng)互感器低。正如IEC規(guī)定的那樣,計量單元應(yīng)擴展為具有最佳性能和功能,這種加強了的計量單元就是所謂的儀用傳感器單元(ITU)。測量值采集系統(tǒng)ITU設(shè)計成不僅能對如上所述的新型傳感器的輸出進行

55、采集和數(shù)字化,而且也能對傳統(tǒng)互感器的輸出進行采集和數(shù)字化。這就為擴展現(xiàn)有的變電站和設(shè)計具有具有高度靈活的新型變電站提供了機會。采用ITU的插件式結(jié)構(gòu)這是可能實現(xiàn)的,這里可以考慮把輸入組件匹配到傳感器。ITU允許二次設(shè)備的連接通過點對點連接,處理總線或者同時通過二者。ITU可升級為采用插件式通信線路板,使處理總線(IEC61850-9-2)進一步改善。圖（36）常規(guī)計量系統(tǒng)與數(shù)字輸出的ECT和EVT計量系統(tǒng)的誤差比較ITU的其他優(yōu)點是:a) 連接多達6個電壓互感器/分壓器 b) 一體化故障紀錄儀(12kHz)c) 一體化CB-管理(supervision) d) 一體化同步檢查在與數(shù)字式斷路器(

56、DBC)相結(jié)合的情況下,ITU允許點對波變換。國際標準變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850是關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的第一個完整的通信標準體系。大規(guī)模集成電路技術(shù)的蓬勃發(fā)展引起了變電站二次設(shè)備從電子-機械裝置到數(shù)字的發(fā)展。越來越多的廠商推出自己的智能電子裝置(IEDS)產(chǎn)品,去完成繼電保護,當?shù)睾瓦h方監(jiān)視和控制功能,實現(xiàn)非集中的變電站自動化系統(tǒng)。為了實現(xiàn)這些電子裝置的互操作性(interoperation),IEC制定了IEC61850標準,它對變電站自動化系統(tǒng)將產(chǎn)生重大影響。ABB,Siemens,Alstom等國際大公司都在積極推行IEC61850。圖（37）變電站自動化系統(tǒng)接口模型圖（3

57、7）為變電站自動化系統(tǒng)接口模型,它是IEC61850標準系列的基礎(chǔ)。IEC61850將變電站自動化系統(tǒng)分成變電站層(第2層),間隔層(第1層)和過程層(第0層),在這些層之間通信是由邏輯接口的物理映射所組成。IEC61850考慮了遠方保護的接口(接口2)以外,其余所有變電站內(nèi)部的通信接口。IEC61850根據(jù)電力生產(chǎn)過程的特點,歸納了電力系統(tǒng)必須的信息傳輸和網(wǎng)絡(luò)服務(wù),設(shè)計了與網(wǎng)絡(luò)獨立的抽象通信服務(wù)接口(ASCI)。它的第7部分定義了具體的數(shù)據(jù)模型和IEDS履行的通信服務(wù)。第8,第9兩部分是這些內(nèi)容到標準通信協(xié)議的映射。 圖（38）變電站控制保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖（38）是根據(jù)IEC6185

58、0實現(xiàn)的變電站控制保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看到,系統(tǒng)共有兩條總線:站總線和過程總線。站總線負責變電站控制器同間隔處理單元和保護設(shè)備之間的通信。關(guān)于這部分標準提出了兩種映射,IEC61850-8-1定義了ASCI到ISO/IEC9506即制造報文規(guī)范MMS之間的映射,IEC61850-8-2定義了ASCI到Profibus FMS(fieldbus message specifition)之間的映射。它們是分別受到美國和歐洲研究影響的結(jié)果。采用過程總線的目的是為了替代過程層與間隔層中的的保護和控制裝置之間采用平行布線的傳統(tǒng)方法。試驗技術(shù)在電子式互感器試驗過程中必須進行準確度測量。因為這種裝置具

59、有新額定值，額定輸出為低壓模擬電壓信號或數(shù)字信號輸出，傳統(tǒng)的互感器校驗儀無法滿足要求，所以必須研制新的互感器測量裝置。對于電壓互感器情況而言最低額定電壓只有1.625V，而且，試驗只需在這個值得80%到120%范圍內(nèi)進行。然而，在互感器制造廠和供電企業(yè)的國家認可試驗站進行校準時使用的市售互感器檢定裝置不適應(yīng)這種低電壓，因此必須進行匹配。對于電子式電流互感器而言，不僅是二次額定電壓低至25mV那樣低，而且這樣低的額定二次電壓還必須在額定電壓的5%甚至1%下進行試驗。這意味著在允許比差的1.5%點（0.5級的5%點）二次電壓差只有17V（22.5mV的5%的1.5）。同樣成問題的還有角差的測量，因為在1.1mV（22.5mV的5%）下應(yīng)準確測量27毫弧度（90分）。這對于檢測機構(gòu)的測量能力是一個挑戰(zhàn)，而且是否可以用合適的價格制作和校準適宜的商業(yè)化測量裝置還必須進行研究。從測量技術(shù)的觀點出發(fā)，為了解決這些問題，最好把最小額定二次電壓選為1V。5.1 帶匹配前置放大器的互感器校驗儀校驗電子式電壓互感器利用電子式互感器輸出電壓例如3.25/3V變換成100/3V的匹配前置放大器，可以把分壓器當作傳統(tǒng)互感器進行測量（圖39）。但是必須注意，匹配放大器要針對分壓器的性能確定參數(shù)，例如低壓電阻為25 k的分壓器不能用為