CCS N 28
团体标准
T/ZSA 275-2024
光纤大电流传感器
Fiber optical large current sensor
2024-12-19 发布2024-12-20 实施
中关村标准化协会发布
目次
前言................................................................................ III
1 范围................................................................................ 1
2 规范性引用文件...................................................................... 1
3 术语和定义.......................................................................... 1
4 工作条件............................................................................ 3
4.1 额定电流...................................................................... 3
4.2 工作温度...................................................................... 3
4.3 工作湿度...................................................................... 3
4.4 海拔.......................................................................... 3
4.5 电源.......................................................................... 3
5 技术要求............................................................................ 3
5.1 一般要求...................................................................... 3
5.2 测量性能...................................................................... 4
5.3 响应特性...................................................................... 5
5.4 温度性能...................................................................... 5
5.5 输出要求...................................................................... 5
5.6 机械性能...................................................................... 7
5.7 电磁兼容...................................................................... 7
5.8 绝缘强度...................................................................... 8
6 试验方法............................................................................ 8
6.1 一般要求...................................................................... 8
6.2 测量性能...................................................................... 8
6.3 响应特性...................................................................... 9
6.4 温度性能...................................................................... 9
6.5 输出要求...................................................................... 9
6.6 机械性能..................................................................... 10
6.7 电磁兼容..................................................................... 10
6.8 绝缘强度..................................................................... 11
7 检验规则........................................................................... 11
7.1 检验分类..................................................................... 11
7.2 检验项目..................................................................... 11
7.3 出厂检验..................................................................... 11
7.4 型式检验..................................................................... 12
8 标志、包装、运输、贮存............................................................. 12
8.1 标志......................................................................... 12
8.2 包装......................................................................... 12
8.3 运输......................................................................... 13
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II
8.4 贮存......................................................................... 13
附录A （规范性附录） 光纤大电流传感器性能测试...................................... 14
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III
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中关村标准化协会智能电气分技术委员会提出并归口。
本文件起草单位：北京世维通光智能科技有限公司、中国计量科学研究院、北方工业大学、中国电
力科学研究院、西安高压电器研究院股份有限公司、中国铝业兰州分公司。
本文件主要起草人：肖浩、王强龙、刘东伟、李传生、铁军、刘彬、杨忠州、常晓月、廉幸刚、韩
大红、苏科峰、李雨辰、徐民、郭子娟、吴珊、王泽远。
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1
光纤大电流传感器
1 范围
本文件规定了光纤大电流传感器（以下简称“传感器”）的技术要求、试验方法、检验规则及
标志、包装、运输、贮存。
本文件适用于1 千安及以上大电流计量、测控和保护用传感器的生产、使用和检验。
本文件应用于电解铝、电化工、电解制氢、核物理等领域。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法试验A：低温
GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法试验B：高温
GB/T 2423.22 环境试验第2 部分：试验方法试验N：温度变化
GB/T 4208—2017 外壳防护等级（IP 代码）
GB/T 7424.21—2021 光缆总规范第21 部分：光缆基本试验方法机械性能试验方法
GB/T 7665—2005 传感器通用术语
GB/T 11287—2000 电气继电器第21 部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震
试验第1 篇：振动试验（正弦）
GB/T 14537—1993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB/T 17626.2—2018 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.3 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T 17626.4 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T 17626.5—2019 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验
GB/T 17626.6 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T 17626.8 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验
GB/T 17626.11 电磁兼容试验和测量技术第11 部分：对每相输入电流小于或等于16 A 设备
的电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
GB/T 18268.1—2010 测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求
GB/T 20840.8—2007 互感器第8 部分：电子式电流互感器
GB/T 26216.1—2010 高压直流输电系统直流电流测量装置第1 部分：电子式直流电流测量装置
IEC 61326—1—2020 测量、控制和实验室用电气设备电磁兼容性要求第1 部分：一般要求
（Electrical equipment for measurement, control and laboratory use - EMC requirements - Part
1：General requirements）
3 术语和定义
GB/T 7665—2005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
光纤大电流传感器fiber optical large current sensor
光纤大电流传感器是一种用于测量1千安及以上电流的光纤电流传感器。
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光纤电流传感器基于法拉第磁光效应和安培环路定理，采用光纤作为磁光介质绕制在待测导体周围
形成闭合回路。通过检测在磁场作用下传感光纤中两束相干光形成的法拉第相位差，解调计算得到电流
大小的光纤传感器，以下简称为传感器。
3.2
输出变比output ratio
传感器的输出量或增量（包括数字量以及电压、电流等模拟量）与被测电流之间的比例值。
3.3
准确度accuracy
在规定测量范围内，传感器输出量满足其对应等效电流与被测电流之间测量误差的限值要求。
3.4
重复性repeatability
在相同测量条件下及规定的时间间隔内，多次测试所得传感器输出量对应等效电流的标准偏差与额
定电流之间的比值。
3.5
线性度linearity
在规定测量范围内，传感器输出量的等效电流相对于采用最小二乘法线性拟合后各测点对应量值的
最大偏差与额定电流之间的比值。
3.6
温度漂移temperature drift
在规定测量范围和工作温度范围内，传感器输出量对应等效电流与被测电流之间测量误差的极差值
与极限工作温度跨度的比值。
3.7
响应时间response time
施加阶跃信号或方波信号作为激励，激励信号达到95%至传感器的输出量达到95%的时间长度。
3.8
过电流overcurrent
当被测电流超过传感器最大工作电流时，并在一定测量区间内，传感器输出量对应等效电流与被测
电流之间的误差满足规定限值要求。
3.9
反向电流reverse current
当被测电流为直流并发生反向时，且在一定测量区间内，传感器输出量对应等效电流与被测电流之
间的误差满足规定限值要求。
3.10
绝缘强度dielectric strength
传感器上规定的绝缘部分抵抗外加正弦交流电压击穿的能力。
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4 工作条件
4.1 额定电流
传感器的额定电流值应为10 kA、30 kA、45 kA、60 kA、100 kA、200 kA、300 kA、400 kA、500 kA、
600 kA、700 kA、1 000 kA、1 200 kA。
4.2 工作温度
传感器包含传感部分和采集部分，以及连接两部分之间的连接光缆。由于其传感部分和采集部分可
分别安装在不同环境中，用户可根据实际应用时的环境条件，对传感器各部分的高温工作和低温工作温
度分别提出要求，可选温度如下：
a) 低温工作温度分别为-40 ℃、-20 ℃、-10 ℃、-5 ℃、0 ℃；
b) 高温工作温度分别为40 ℃、50 ℃、70 ℃、85 ℃；
c) 如用户另有要求，应向生产厂家提出，并在定货合同中注明。
4.3 工作湿度
传感器工作时的相对湿度应不超过90%RH，且表面无凝露。
4.4 海拔
海拔应不超过1 200 m。当产品使用条件超出本条限值时，用户应向生产厂家提出要求。
4.5 电源
传感器电源电压应满足以下至少1项要求：
a) 直流（DC）电压为110 V～220 V；
b) 交流（AC）电压为110 V～220 V，频率为50 Hz或60 Hz；
c) 如用户另有要求，用户应向生产厂家提出。
5 技术要求
5.1 一般要求
5.1.1 外观
传感器外观应同时满足如下要求：
a) 外观表面光洁完好，结构无变形、缺损、裂纹或划伤；
b) 产品铭牌、极性标志等标牌应正确、完整、清晰，并牢固地固定在外壳上；
c) 接线端子和接地端子齐全、无松脱，标注正确、清晰。
5.1.2 防护等级
传感器中传感部分的防护性能应不低于IP54的要求，采集部分防护性能应不低于IP30的要求。
5.1.3 告警
传感器应配置运行情况告警的通信及指示功能，功能状态说明见表1。当传感器检测到异常状态时，
应发出告警信号，提醒用户数据无效。
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4
表1 预告警功能状态说明
指示灯功能状态说明
RUN 运行指示亮：正常；灭：未运行
ERR 报错指示亮：报错；灭：正常
SYN 同步指示亮：同步；灭：未同步
PWR 光功率指示亮：光功率异常；灭：正常
MOD 调制器指示亮：调制器异常；灭：正常
COM 温度指示亮：温度异常；灭：正常
5.2 测量性能
5.2.1 准确度
传感器的准确度等级应以额定电流所规定的最大允许电流误差百分数来标称，其准确度等级可分为：
0.05、0.1、0.2、0.5、1、5。
传感器的测量电流范围为额定电流的10%～400%，其测量电流误差限值应满足表2的要求。
表2 传感器准确度等级
准确度等级
工作范围过流电流
在下列额定电流Ir（%）下的电流（比值）误差±%
10 20 50 100 110 110＜Ir≤400
0.05 0.15 0.075 0.05 0.05 0.05 0.1
0.1 0.4 0.2 0.1 0.1 0.1 0.2
0.2 0.75 0.35 0.2 0.2 0.2 0.4
0.5 1.5 0.75 0.5 0.5 0.5 1.0
1 3.0 1.5 1.0 1.0 1.0 2.0
5 15 7.5 5.0 5.0 5.0 10
5.2.2 重复性
对于不同准确度等级的传感器，在施加额定电流条件下进行不少于5次重复测量，其输出量对应的
等效电流与被测电流之间的误差应不超过表2的规定误差限值。
5.2.3 线性度
对于不同准确度等级的传感器，在规定测量范围内各测点的输出量相对于其采用最小二乘法线性拟
合计算得到的最大偏差值，其对应的等效电流与额定电流比值应不超过表2规定误差限值的75%。
5.2.4 过电流
根据输出信号类型不同，传感器的输出可分为数字输出和模拟输出。对于采用不同输出类型的传感
器，其过电流测量范围应符合下述要求：
a) 采用数字输出的传感器，其过流电流测量范围为额定电流的110%～400%；
b) 采用模拟输出的传感器，其过流电流测量范围为额定值的110%～120%；
c) 测量电流误差不超过额定电流对应误差限值的2 倍。
5.2.5 反向电流
根据输出信号极性不同，传感器还可分为单极性和双极性输出。对于采用不同输出类型和极性的传
感器，其反向电流测量范围应符合如下要求：
a) 采用数字输出的传感器，其反向电流测量范围为额定电流的-110%～0%；
b) 采用模拟输出的传感器，其反向电流测量范围与信号极性有关，使用双极性输出的其测量范围
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为额定值的-110%～0%，使用单极性输出的传感器严禁用于测量反向电流；
c) 反向电流测量误差应不超过其对应正向电流测量误差限值的2 倍。
5.3 响应特性
5.3.1 响应时间
传感器响应时间不应大于1 ms。由于传感器响应时间受到传感部分和采集部分之间连接长度的影响，
或如果用户另有要求，用户应与生产厂家协商确定。
5.3.2 带宽
传感器的频率带宽可为3 kHz、10 kHz、20 kHz、50 kHz、100 kHz。同样地，由于传感器带宽受到
传感部分和采集部分之间连接光纤长度影响，或如果用户另有要求，应与生产厂家协商确定。
5.4 温度性能
5.4.1 高温工作
传感器各部分应在用户要求的高温工作条件下进行测试。在额定电流下，传感器的测量误差应在表
2的规定限值以内。
5.4.2 低温工作
传感器各部分应在用户要求的低温工作条件下进行测试。在额定电流下，传感器的测量误差应在表
2的规定限值以内。
5.4.3 温度漂移
传感器各部分应在用户要求的高温工作和低温工作温度范围内进行测试。在额定电流下，传感器输
出的测量误差应在表2的规定限值以内。
5.5 输出要求
5.5.1 模拟输出
传感器的模拟输出可分为模拟电压输出和模拟电流输出，其各项输出应符合表3要求。
表3 传感器的模拟输出范围
信号类型
信号极性
单极性双极性
模拟电压输出
0 V～1 V -1 V～+1 V
0 V～5 V -5 V～+5 V
0 V～10 V -10 V～+10 V
模拟电流输出
4 mA～20 mA
0 mA～20 mA -20 mA～+20 mA
5.5.1.1 模拟电压输出
传感器采用模拟电压输出时，应满足如下要求：
a) 模拟电压输出最大为额定值的120%；
b) 模拟电压输出负载不低于10 kΩ。
5.5.1.2 模拟电流输出
传感器采用模拟电流输出时，应满足如下要求：
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a) 模拟电流输出最大为额定值的120%；
b) 模拟电流输出顺从电压不低于12 V。
5.5.2 数字输出
5.5.2.1 端口类型
传感器的数字输出端口类型包括光纤传输和铜线传输。
5.5.2.2 光纤传输
5.5.2.2.1 一般要求
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.1 的规定。
5.5.2.2.2 物理层
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.2.1 的规定。
5.5.2.2.3 链路层
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.3 的规定。
5.5.2.2.4 应用层
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.4 的规定。
5.5.2.3 铜线传输
5.5.2.3.1 铜线接口
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.2.5 的规定。
5.5.2.3.2 铜线传输的电气要求
应符合GB/T 20840.8—2007 中6.2.2.6 的规定。
5.5.2.3.3 数据传输规范
基于RS485 串行通信接口的Modbus RTU 通信协议，数据传输应符合如下要求：
a) 数据帧结构
1) 起始位为标识一个字节的开始，通常为逻辑0；
2) 设备地址用于标识接收命令的从设备、从站地址范围为1—247；
3) 功能码指示执行的操作类型，如读取寄存器、写入寄存器等；
4) 数据包含要读取或写入的数据信息；
5) CRC 校验用于检测数据传输过程中的错误；
6) 结束位通过静默时间（不少于3.5 个字符时间）来区分帧的结束。
b) 通信过程
1) 主设备发送请求帧给从设备；
2) 从设备接收请求帧并解析，根据功能码执行相应操作；
3) 从设备生成响应帧并发送给主设备；
4) 主设备接收响应帧并解析，获取所需数据或确认操作结果。
c) 参数设置
1) 波特率为9 600；
2) 数据位为8 位；
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3) 校验位为无校验；
4) 停止位为1 个。
5.5.3 输出变比
5.5.3.1 模拟量输出变比
传感器的模拟量输出变比应以模拟量输出的增量与测量电流每千安的变化量之比进行描述：采用模
拟电压输出时，输出变比量纲为V:kA；采用模拟电流输出时，输出变比量纲为A:kA。
5.5.3.2 数字量输出变比
传感器的数字量输出变比应为1:1。如果用户另有要求，应在定货合同中注明。
5.6 机械性能
5.6.1 振动
传感器的传感部分应能承受峰值加速度10 m/s2（1 g）的振动耐久试验。试验后，在额定电流下，
传感器的测量误差应符合表2的规定限值要求。
5.6.2 冲击
传感器的传感部分应能承受峰值加速度50 m/s2(5 g)，脉冲持续时间为30 ms，半正弦波，每个方
向3次的冲击试验。试验后，在额定电流下，传感器的测量误差应符合表2的规定限值要求。
5.6.3 碰撞
传感器的传感部分应能承受峰值加速度100 m/s2(10 g)的碰撞试验。试验后，在额定电流下，传感
器的测量误差应符合表2 的规定限值要求。
5.6.4 拉力
传感器传感部分和采集部分之间的连接光缆应能承受不低于10 N的拉力试验。试验后，在额定电流
下，传感器的测量误差应符合表2的规定限值要求。
5.7 电磁兼容
为评定在特定电磁环境中的传感器特性，其电磁兼容发射和抗扰度限值分述如下。
5.7.1 发射要求
应符合GB/T 20840.8—2007中6.1.5.2所规定的发射限值。
5.7.2 抗扰度要求
依据标准GB/T 18268.1和IEC 61326—1，表4列出用于传感器的各项试验及其严酷等级和评价准则。
表4 抗干扰度试验要求
试验引用标准严酷等级评价准则
电压暂降和短时中断抗扰度试验GB/T 17626.11 3 A
浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T 17626.5 3 B
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.4 供电端口3，输入输出信号4 B
静电放电抗扰度试验GB/T 17626.2 接触放电2，空气放电3 B
工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.8 4 A
射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.3 80MHz~1GHz 3，1.4GHz~6GHz 2 A
射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T 17626.6 2 A
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注1：评价准则A为满足准确度规范限值以内的正常性能(稳态下，在额定一次电流或其较低值)。
注2：评价准则B为允许与保护无关的测量性能暂时下降或能够自动恢复的自诊断运作；不允许复位或重
新启动；不允许输出过电压超过500 V；对于保护用传感器，不允许性能下降致使继电保护装置误
动。
5.8 绝缘强度
传感器采集单元在动力电路导线和保护联结电路之间应能承受交流电压有效值2.0 kV或直流2.8 kV，
历时1 min的耐压承受能力，无击穿或闪络现象。
6 试验方法
6.1 一般要求
6.1.1 外观
目检。
6.1.2 防护等级
根据5.1.2的要求，按GB/T 4208的规定进行试验。
6.1.3 告警
通过操作进行试验。
6.2 测量性能
6.2.1 准确度
在规定测量范围内，依次选取额定电流的10%、20%、50%、100%和110%为测点，记录传感器等效输
出的实测电流值。按公式（1）计算测量电流误差（比值误差）。
电流（比值）误差�? = 实测电流值−基准电流值
基准电流值
× 100%···································· (1)
按公式（2）计算满量程测量电流误差。
电流（比值）误差�?� = 实测电流值−基准电流值
额定电流值
× 100%··································· (2)
6.2.2 重复性
重复Q次测试传感器在测量额定电流时的比值误差。两次测试之间传感器及其辅助设备关机一段时
间冷却至室温。按公式（3）计算重复性测量误差（比值误差）。
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