电流测量光电模块研制通过验收,研发出国产高

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大电流测量仪是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备,应用于发电厂、变配电站、电器制造厂及科研、试验室等单位,属于短时或断续工作制,它具有体积小、重量轻、性能好,使用维修方便等特点。 中国计量科学研究院承担的“宽带大电流测量仪开发与应用”近日,项目通过了科技部高技术中心组织的中期检查。 宽带大电流测量仪在冶金、电力、重大科学研究领域应用广泛。光纤宽带大电流测量仪主要解决直流、工频超大电流的高精度测量问题。研究团队提升核心光学器件技术,自主研发了光纤电流传感器,解决工频、谐波、高频大电流的测量问题。 随着该电流测量仪的成功研制。标志着我国进入高精度光纤宽带大电流测量仪自给自足阶段。打破依赖进口设备的垄断局面。也为节能减排、高压直流输电、智能电网、大科学装置前沿研究提供计量支撑。 电流的高精度测量 在电机控制、电磁阀控制以及电源管理(如DCDC转换器与电池监控)等诸多应用中,高精度的高端电流检测都是必需的。在这种应用中对高压侧电流而非回路电流进行监控,可以提高诊断能力。如确定对短路电流以及连续监测回流二极管电流。避免使用取样电阻。因为监控取样电阻上的差分测量电路应具有极高共模电压抑制与高压处理能力以及高增益、高精度和低失调。

近日,北京世维通科技发展有限公司和北京一轻研究院共同承担的北京市科技计划课题高精度电流测量光电模块研制通过验收,这也标志着具有我国完全自主知识产权的全光纤电流互感器中国芯研制成功。

全光纤电流互感器具有测量精度高、测量动态范围大、频率响应快、抗电磁干扰性能好、体积小、重量轻、便于集成、可测交直流信号的优点,其中用于电流检测的核心器件光电模块成本占整个互感器的七成以上。目前用于制造光电模块的特种光纤材料被国外厂商垄断,满足国网使用要求的全光纤电流互感器全部进口。

光纤电流互感器以其优越的性能及明显的经济社会效益,其技术进步性得到国家电网的认可。2004年开始,随着温度补偿、闭环控制等方法的应用,测量精度温漂问题和长期运行稳定性问题有所改善,光纤电流互感器成为取代传统电流互感器的有力竞争者。2009年,国家电网启动智能变电站试点工程建设,光纤电流互感器获得试点运行的机会,并初具装备规模;2011年,国家将发展特高压和智能电网纳入十二五规划纲要,并进入全面建设阶段,为光纤电流互感器创造了良好的发展机遇,具有广阔的应用前景。

电流互感器作为高压电网检测主要设备,不仅为电能的计量提供参数,而且是为继电保护提供动作的依据。随着国家智能电网和特高压电网的发展,传统电磁式电流互感器逐渐暴露出其致命缺陷,例如高电压等级时绝缘极为困难、更高电压下易磁饱和导致测量精度下降等。相比之下,光纤电流互感器具有抗电磁干扰能力强、绝缘可靠、测量精度高、结构简单和体积小巧等诸多优点,是当前研究热点。作为光纤电流互感器的核心部件,其检测和控制电路对电流检测精度和范围具有非常重要的影响。

项目以解决传统电流互感器在直流测量、绝缘、暂态响应、智能化及小型化等方面的局限性为目的,以研制具有自主知识产权的有竞争力和应用前景的光纤电流互感器为目标,开展了基于Faraday效应的全光纤电流互感器高精度环路控制技术研究,解决了计量和保护应用中大动态交直流电流的高精度测量、环境适应性、长期稳定性和可靠性问题,并实现了全光纤电流互感器在电解铝行业的直接应用。

本项目所研制光纤电流互感器的作用是准确测量输电线路上的电流信息,给电力计量或继电保护提供电流信号;因其能够测量直流电流,还可广泛应用于高压直流输变电系统和电解铝行业;因其良好的暂态响应和宽带宽,可广泛应用于灵活交流输电系统。

世维通公司和一轻院联合开展全国产化高精度电流测量光电模块的研制工作。经过科研攻关,研究团队开发出具有完全自主知识产权的低双折射光纤,打破国外垄断;提高了光纤电流互感器的全温误差准确度,相位调制器自身引起的互感器比值误差由0.7%降低到0.1%;研制成功高精度电流测量光电模块,小信号性能、全温准确度,抗振动和冲击性能等指标达到国际领先水平;搭建了110kV全光纤互感器样机通过相关部门检测;形成了年产1500km低双折射光纤及年产720套的高性能电流测量光电模块小规模生产能力。

目前正在与国家电网、中国电科院、中科院等离子所、平高电气等单位合作开展光电模块的应用和产业化推广工作。

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