面向智能电网的先进电压电流传感方法研究进展

电压电流传感测量在电力系统的电能计量、继电保护、过电压在线监测、智能设备控制、电力检修等领域均具有极其重要的地位。随着中国智能电网的加速建设以及电网数字化、智能化和自动化程度的不断提高,电压电流传感器将面临数字化、小型化及便捷化的发展需要。相比较于传统电磁式互感器,基于电光(磁光)、逆压电(磁致伸缩)、热电效应等原理的先进电压电流测量技术在电磁免疫、无损传输、拓扑结构、宽幅值和宽频带测量等方面具有各自的优势;另一方面,针对未来电网多场景应用,传感器的封装、高精度和高可靠安全运行也面临巨大挑战。因此,从电压测量和电流测量耦合机制方面,分别介绍了基于电光效应、逆压电效应和电致发光效应的电压/电场传感技术,以及基于法拉第效应、磁致伸缩、热效应和磁阻效应的电流/磁场传感技术,同时总结了相应传感材料和拓扑结构。在此基础上,指出电压电流传感在传感方式、频率特性、大气参数适应性、传感器取能、传感设备的小型化等方面面临的挑战,需要新的物理量耦合机制指引、新型先进传感材料支援和新颖有效传感器拓扑协助;性能稳定、准确度高且成本低的新型电压电流传感技术能够广泛应用于智能电网建设。