Волоконно-оптические трансформаторы тока и напряжения

1.

LOGO
Волоконно-оптические
трансформаторы тока и напряжения
Выполнил студент группы АП-08-21
Шамаев Фанис Феликсович

2.

Вводное слово
«Современный мир насыщен измерениями;
знание, не имеющее количественного
выражения, теряет ценность. Понятие
«наука» все менее ассоциируется со
знаниями, не преобразованными в числа».
Поль Валери

3.

Проблема
Измерительные трансформаторы тока и напряжения высоковольтных линий
электропередач, основанные на электромагнитных принципах, имеют
недостатки: явления насыщения, гистерезиса, резонанса, остаточного
намагничивания. Следствием этих недостатков является увеличение
погрешности измерений.
Исследования иных физических принципов позволили создать
измерительные устройства, лишённые недостатков измерительных
трансформаторов прошлого поколения. В современных измерительных
трансформаторах тока используется магнитооптический эффект Фарадея, а в
трансформаторах напряжения – линейный электрооптический эффект
Поккельса. В обоих случаях измерение тока или напряжения сводится к
измерению интенсивности светового излучения на выходе анализатора.

4.

Этапы развития
Появлению волоконно-оптических
трансформаторов способствовали последовавшие
друг за другом два важнейших события
Появление в начале
1960-х годов лазеров и
в первую очередь –
полупроводниковых
Появление в 1970 г.
созданного
американской фирмой
«Корнинг»
оптического волокна
В 2006 году канадская корпорация
NxtPhase Corporation представила один
из
первых
рабочих
вариантов
оптических преобразователей тока

5.

Основная идея работы
1
Замена
традиционных
измерительных
трансформаторов
основанных на электромагнитных принципах на волоконнооптические трансформаторы
2
Поэтапный переход к «цифровой подстанции» на основе
замены отдельных аналоговых измерительных комплексов на
цифровое высокоточное измерительное оборудование.

6.

Преимущества
Высочайшая термическая и электродинамическая стойкость
Широкий динамический диапазон измерений
Преимущества
волоконнооптических
трансформаторов
переде
традиционными
Повышение точности контроля и учета
Меньшие массогабаритные показатели
Снижение эксплуатационных затрат
Измерение как переменного, так и постоянного тока
Высокая безопасность, пожароустойчивость и экологичность

7.

Области применения
1 Электроэнергетика - в качестве измерительных
датчиков для систем релейной защиты, АСУ ТП и учета
электрической энергии на следующих объектах:
• Электрические станции
• Электрические подстанции 110-750 кВ
• Линии электропередачи на постоянном токе
2 Энергоемкое производство – в качестве
измерительных датчиков для АСУ ТП и учета
электроэнергии.
3 Электрифицированный транспорт – в качестве
измерительных датчиков для АСУ ТП, учета
электроэнергии и релейной защиты на объектах,
работающих на переменном и постоянном токах.

8.

Принцип работы волоконно-оптического трансформатора тока
В основе действия волоконно-оптического преобразователя тока лежит
эффект Фарадея – магнитооптический эффект, который заключается в том,
что при распространении линейно поляризованного света через оптически
неактивное вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение
плоскости поляризации света, зависящее от величины этого магнитного поля.
Измерение тока основано на принципе Фарадея с отражением световой
волны в конце оптического волокна, что обеспечивает независимость
выходного сигнала датчика от температурных воздействий и механических
вибраций

9.

Принцип работы волоконно-оптического трансформатора
напряжения
Линейный электрооптический эффект Поккельса (1893 год) – явления
возникновения двойного лучепреломления в оптических средах при
наложении постоянного или переменного электрического поля.
Измерение напряжения основано на измерении электрического поля
ячейкой Покельса с использованием двухканального метода,
обеспечивающего устойчивость к колебаниям температуры, вибраций и
изменению интенсивности света от лазерного источника.

10.

Графики
Погрешность измерений оптического
трансформатора напряжения
Влияние температуры на точность
измерений
Погрешность измерений оптического трансформатора тока

11.

Преимущества перехода к цифровому оборудованию
*ДОРАБОТКА*

12.

Организация цифровой подстанции

13.

Практическое применение
Компании занимающиеся разработкой и внедрением
волоконно-оптических трансформаторов
Канадская компания
NxtPhase
Инсталляции по миру:
248
США
184
Канада
8
Мексика
4
Бразилия
5
Россия
2
Норвегия
19
Австрия
20
Турция
1
Китай
5
Индия
Великобритания 12
7
Италия
Шведско-швейцарская
компания ABB
Российские компании:
«Оптолинк»
«Профессиональная линия»
(ПроЛайн)
«Профотек»
«Уникальные волоконные
приборы»

14.

Экономика
Сравнение затрат на организацию точки учета

15.

LOGO