电流检测装置发展

1. 继电保护装置的发展历史

微机继电保护测试仪是一个新型智能化测试仪器，以前的继电保护试验工具主要是用调压器和移相器组合而成，体积笨重，精度不高，已不能满足现代微机继电保护的校验工作。随着科学技术的不断发展，微机继电保护已广泛运用于线路保护，主变差动保护，励磁控制等各个领域，变电站综合自动化已成为主流。现代微机继电保护测试仪可分为两种形式，一种是采用传统的OCL功放，体积大，重量在25Kg左右，比较笨重，功放管工作在放大区，时间长了容易损坏，且动态范围窄，精度不高。另一种是采用开关电源，功放采用数字功放，体积小，重量轻，效率高，是继电保护测试仪的发展方向。可对各类型电压、电流、频率、功率、阻抗、谐波、差动、同期等继电器以手动或自动方式进行测试，可模拟各种故障类型进行距离、零序保护装置定值校验和保护装置的整组试验，可自动扫描微机和数字型变压器、发变组差动保护比率制动曲线，具备GPS触发功能。继电保护微机型测试装置是保证电力系统安全可靠运行的一种重要测试工具。随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术的飞速发展，应用最新技术成果不断推出新型高性能微机继电保护测试装置是技术进步的必然趋势。继电保护测试装置是保证电力系统安全可靠运行的一种重要测试工具。随着现代电力系统规模的不断扩大，对电力系统运行和管理的可靠性、高效性要求的不断提高，继电保护人员的测试工作变得更加频繁和复杂。在计算机技术、微电子技术、电力电子技术飞速发展的今天，应用最新技术成果不断推出新型高性能继电保护测试仪是技术进步的必然趋势，也是时代赋予我们的责任。继电保护测试仪是在参照中华人民共和国电力行业标准《继电保护微机型试验装置技术条件》（DL/T 624 ─ 1997）的基础上，充分使用现代先进的微电子技术和器件实现的一种新型小型化微机继电保护测试仪。它采用可单机独立运行，亦可联接其它电脑运行的先进结构，主机内置高性能工控机和高速数字信号处理器，真16位DAC模块、新型模块式高保真大功率功放，自带TFT真彩色LCD显示器和嵌入式微机键盘。既可以单机独立操作，也可以连接笔记本电脑操作。操作功能强大，体积小，精度高。既具有大型测试仪优越的性能、先进的功能，又具有小型测试仪小巧灵活、操作简便、可靠性高。

2. 电动机保护装置的电流检测型保护装置

(1)热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效
的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。例如从ABB公司引进的T系列双金属片式热过载继电器；从西门子引进的3UA5、3UA6系列双金属片式热过载继电器；JR20型、JR36型热过载继电器，其中Jn36型为二次开发产品，可取代淘汰产品JRl6型。
(2)带有热—磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故日前仍被大量采用．特别是小容量断路器尤为显著。例如从ABB公司引进的M611型电动机保护用断路器，国产DWl5低压万能断路器(200—630A)、S系列塑壳断路器(100、200、400入)。
(3)电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：
①多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。
②动作时间可选择(符合GBl4048．4—93标准)。
标准型(10级)：7．2In(In为电动机额定电流)，4—1Os动作，用于标准电动机过载保护，速动型(10A级)：7．2In时，2—1Os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型(30级)：7．2In时，9—30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。
③电流整定范围广。其最大值与最小值之比一般可达3—4倍，甚至更大倍数(热继电器为1．56倍)，特别适用于电动机容量经常变动的场合(例如矿井等)。
④有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。
（4）固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有：
①最大的起动冲击电流和时间；
②热记忆；
⑤大惯性负载的长时间加速；
④断相或不平衡相电流；
⑤相序；
⑥欠电压或过电压；
⑦过电流(过载)运行；
⑧堵转；
⑨失载(机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌)；
⑩电动机绕组温度和负载的轴承温度；
⑩超速或失速。
上述每种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保电动机起动或运转过程中在损坏之前将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。
(5)带有电子式脱扣的电动机保护用断路器其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器。功能主要有：电路参量显示(电流、电压、功率、功率因数等)，负载监控(按规定切除或投入负载)，多种保护特性(指数曲线反时限、I2t曲线反时限、定时限或其组合)，故障报警，试验功能，自诊断功能，通信功能等。产品如施耐德电气公司生产的M系列低压断路器。
(6)软起动器软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。

3. 关于电能质量检测装置(或者电能质量)的国内外发展现状

在西方发达国家，电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问题，各国均在加强电能质量问题的研究。已得到不少的理论成果，并提出一系列的综合的监测控制和管理的方法。国际上对电能质量的研究，可以追溯到上世纪的80年代电磁兼容学科EMC的兴起。出于这种长期对电能质量的重视和科技水平的整体优势，他们在电能质量监测装置的研制上水平较高，市场占有率也很高。目前，国外电能质量的研究主要集中以下几点：
1.暂态电能质量问题
2.短持续时间电能质量问题
3.长持续时间电能质量问题
4.三项电压不平衡
5.波形畸变
6.电压波动和闪动
7.频率变化
我国的电力供应一直比较紧张，人们的关注的焦点主要集中在电力供应量上，对电能质量的关心不多，通常只对电压及频率两个指标进行监测。进行大规模的电网改造之前，我国的网架十分的薄弱，电力系统的自动化水平十分低。随着电力供应紧张状态的缓解，电能质量的日益恶化和用户对电能质量要求的不断提高，这个问题也引发了各级电力部门的重视。国家也颁布了国家标准，主要依靠供电企业的来保证，但是，目前的的控制的方法主要依靠对供电电压的调整。
我国的电能质量检测还处于初级阶段，我国的质量检测的研究方向主要有以下几点：
1.电压波动和闪变
2.供电电压允许偏差
3.公用电网谐波
4.三项电压允许的不平衡度
5.电力系统频率允许偏差
6.暂态过电压和瞬态过电压从我国电力系统目前的发展水平后和保护供电双方权益的角度看，这些标准时比较现实和易于操作的。但随着国际贸易的发展和各国间技术交流的需要，标准的国际化趋势是不可避免的。技术的发展，新情况的出现，国际标准的变化，使得我国电力工作者不仅需要对现有的6项标准进行进一步的完善和修改，还要根据实际情况研究制定其他的标准。

4. 传感器的发展历史

传感器的发展历程大体可以分为以下三个阶段：

第一阶段：结构型传感器

主要利用结构参量变化来感受和转化信号。例如：电阻应变式传感器，它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

第二阶段：固体传感器

由70年代开始发展起来，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成的。例如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。

70年代后期，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展，出现集成传感器。集成传感器包括2种类型：传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。例如：电荷藕合器件，集成温度传感器AD590集成霍尔传感器UGN3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高性能好、接口灵活等特点集成传感器发展非常迅速，现已占传感器市场的2/3左右，它正向着低价格、多功能和系列化方向发展。

第三阶段：智能传感器

由80年代发展起来的，所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。80年代智能化测量主要以微处理器为核心，把传感器信号调节电路微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。

90年代智能化测量技术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。

(4)电流检测装置发展扩展阅读：

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域，如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

5. 电子测量仪器的发展趋势

现代电子测量仪器的发展趋势

，用于驱动 ADS 高级设计仿真软件进行部件及系统级仿真;并且，ADS 高

级设计仿真软件的仿真结果可送入 Agilent 公司的 ESG/PSG 矢量信号源产生出

信号通过 VSA 矢量信号分析仪的捕获和分析，反过来可进行产品设计与真实

产品之间的数据验证，即实现设计、仿真、测量和验证的有机结合。以

AgilentADS 高级设计仿真软件为代表的 EDA 软件，通过与 Agilent 公司测试仪

器(包括:频谱分析仪，网络分析仪，信号源，示波器，逻辑分析仪等)的动态链

接，从而实现了测量域与仿真域的有机结合，在设计、仿真和验证之间架起了

桥梁，从而加速设计，提高设计质量，完善系统及部件的半实物仿真手段，达

到迅速拓展满足需要的测量解决方案的目的。 自动测试系统的发展历史

和现状 随着测量仪器功能的不断提高和完善，与其相关的自动测试系统

(特别是军用 ATS 测试系统)的组建与发展也经历了从台式仪器 ATS 系统到卡

式仪器 ATS 系统，从卡式仪器 ATS 系统到卡式仪器与台式仪器混合的 ATS 系

统的发展过程。到目前为止，VXI 结构的仪器(主要对于大通道数的数字信号测

量)与 GPIB 标准的台式仪器(主要对于性能要求严格的射频/微波信号测量)相结

合组建 ATS 测试系统已成为军用 ATS 测试系统普遍遵从的主流原则和典范。

这与以美国为代表的军工用户在 90 年代提倡的采用 COTS(CommercialOff-the-

Shelf)流行商用仪器来构建军用 ATS 测试系统有很大关系，它可以极大地降低

整个测试系统的组建、开发、维护、替换和升级的成本。 但是，由于军

工行业系统研制周期和认证周期相对较长，系统维护和需要支持的周期通常在

10 年至 20 年，而民用科技的发展日新月异，流行商用仪器的更新速度越来越

快，一些 COTS 产品在军工行业被大规模全面使用之前就已废型和停产，对于

已定型的测试系统的维护和支持成为军工客户面临的最大问题，特别是那些