STUDY ON OPTICAL CURRENT TRANSFORMER IN POWER SYSTEM 

　　Abstract：In recent years, considerable effort has been devoted to the optical current measurement 

technology, which is an attractive but difficult subject. The optical current transformer (OCT) 

will be used to replace the conventional current transformer in the future. Based on the 

conventional current transformer, the paper presents an active OCT by utilizing A/D data 

modulation and optical powered technology. Based on Faraday effect, a bulk-glass passive OCT is developed by using phase compensation and sensing head assembly

 technique. The development of the optical current transformers is also discussed. 

This project is supported by National Natural Science Foundation of China (No.59377326) 

and Post-Doctoral Science Foundation of China. 

　　0　引言 

　　電流互感器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行電能計(jì)量和繼電保護(hù)的重要設(shè)備，其精度及可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。然而隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力傳輸系統(tǒng)容量不斷增加，運(yùn)行電壓等級(jí)也越來(lái)越高，目前我國(guó)電網(wǎng)的最高電壓等級(jí)已達(dá)500 kV,下一個(gè)電壓等級(jí)也許是750 kV或1　　000 kV。此時(shí)，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器暴露出一系列嚴(yán)重的缺點(diǎn)：電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)將非常復(fù)雜，造價(jià)也會(huì)急劇增加;由于電磁感應(yīng)式電流互感器所固有的磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小、頻帶窄以及有油易燃易爆等缺點(diǎn)，已難以滿(mǎn)足新一代電力系統(tǒng)在線(xiàn)檢測(cè)、高精度故障診斷、電力數(shù)字網(wǎng)等的發(fā)展需要。尋求更理想的新型電流互感器已勢(shì)在必行，目前注意力已集中到光學(xué)傳感技術(shù)，即用光電子學(xué)的方法來(lái)發(fā)展所謂的光電式電流互感器(optical current transformer,簡(jiǎn)稱(chēng)OCT)[1]。與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相比，光電式電流互感器具有抗電磁干擾、不飽和、測(cè)量范圍大、頻帶寬、數(shù)字信號(hào)傳輸、體積小 、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。光電式電流互感器從傳感頭有無(wú)電源供電的角度可分為有源OCT和無(wú)源OCT兩大類(lèi)。有源OCT又分為頻率調(diào)制式、脈沖調(diào)制式、數(shù)字調(diào)制式及強(qiáng)度調(diào)制式;無(wú)源OCT可分為全光纖式、光電混合式、塊狀玻璃式。盡管OCT已研究了20多年，經(jīng)過(guò)了大量的理論分析、實(shí)驗(yàn)研究及掛網(wǎng)運(yùn)行，但到目前為止還沒(méi)有一種大批量的商品化產(chǎn)品投放市場(chǎng)[2]。其根本原因在于：雖然原理、技術(shù)可行，但要在高電壓、高電磁干擾、高溫差變化等環(huán)境影響下長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行還需付出更多的努力。 

　　本文的目的就是針對(duì)以上存在的問(wèn)題，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，介紹作者在有源OCT和無(wú)源OCT方面做的一些研究，以利于加速我國(guó)在這方面的研究、開(kāi)發(fā)和實(shí)用化進(jìn)程。 

　　1　有源OCT 

　　有源OCT就是基于傳統(tǒng)的電流互感器(TA)，利用有源器件調(diào)制技術(shù)，以光纖作為信號(hào)通道，把高壓側(cè)轉(zhuǎn)換的光信號(hào)傳到地面進(jìn)行信號(hào)處理，得到被測(cè)信號(hào)的裝置。這種互感器的特點(diǎn)是，既利用了光纖系統(tǒng)提供的高絕緣性的優(yōu)點(diǎn)，顯著地降低了