一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器

摘要

本发明公开了一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，包括电气回路模块和光学测量回路模块；所述电气回路模块包括依次连接的主电抗和取样线圈；所述光学测量回路模块包括依次连接的光纤环、采集器和合并单元；所述取样线圈多圈缠绕在光纤环上。本发明所达到的有益效果：利用电流测量原理实现的光学电压互感器大大提高了光学电子式互感器的精度等级。光学电子式互感器因为其无电气回路的直接联系，利用的是电光或磁光原理不受电磁回路干扰的影响，在电子式互感器小信号传输领域具有很大的技术优势。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，属于智能变电站光学电子式电压互感器技术领域。

背景技术

高压电压互感器是电网中的重要设备，它的运行性能直接关系电力系统的安全性、稳定性和可靠性。与传统电压互感器相比，电子式电压互感器以绝缘简单、体积小、重量轻、响应快、安全等优点正越来越受到人们的广泛的关注，电学电子式电压互感器一般采用电容分压、电感分压、电阻分压后直接测量其小信号。而光学电子式电压互感器因为其抗电磁干扰能力强、与主回路无电气联系等优点正越来越受到广泛的重视。国际上已有光学电压互感器投入现场试运行，国内也相继开展了这方面的研究工作。目前，具有实用化前景的光学电子式电压互感器主要是基于BGO（Bi4Ge3O12）晶体Pockels效应的体调制型光学电压互感器。然而，基于Pockels效应的光学电子式电压互感器一直存在着空间场强干扰以及温度稳定性问题，这严重阻碍了光学电压互感器的实用化进程。而采用法拉第磁光原理的光学电子式电流互感器却因为其技术上的优势已经电力系统内得到了大量的工程应用。

所以从目前现状来看，采用法拉第磁光原理的光学电流检测间接测量主回路电压的方法将是未来光学电子式电压互感器的重要研究方向。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，可以有效地解决目前光学电子式电流互感器稳定性和测量精度方面的弊端。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，包括电气回路模块和光学测量回路模块；所述电气回路模块包括依次连接的主电抗和取样线圈；所述光学测量回路模块包括依次连接的光纤环、采集器和合并单元；所述取样线圈多圈缠绕在光纤环上。

前述的一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，所述主电抗和取样线圈之间设置有保护电抗。

前述的一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，所述取样线圈的匝数大于2000。

前述的一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，所述采集器包括检测电路单元、调制回路单元和计算模块单元。

前述的一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，所述合并单元内设置有发送数据模块。

前述的一种基于法拉第磁光电流测量的光学电子式电压互感器，其特征是，所述光纤环为电流传感器。

本发明所达到的有益效果：利用电流测量原理实现的光学电压互感器大大提高了光学电子式互感器的精度等级。光学电子式互感器因为其无电气回路的直接联系，利用的是电光或磁光原理不受电磁回路干扰的影响，在电子式互感器小信号传输领域具有很大的技术优势。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中附图标记的含义：

1-主电抗，2-保护电抗，3-取样线圈，4-光纤环，5-采集器，6-合并单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

高压电压互感器是电网中的重要设备，它的运行性能直接关系电力系统的安全性、稳定性和可靠性。与传统电压互感器相比，电子式电压互感器以绝缘简单、体积小、重量轻、响应快、安全等优点正越来越受到人们的广泛的关注。电学电子式电压互感器一般采用电容分压、电感分压、电阻分压后直接测量其小信号，而光学电子式电压互感器因为其抗电磁干扰能力强、与主回路无电气联系等优点正越来越受到广泛的重视。

目前，具有实用化前景的光学电子式电压互感器主要是基于BGO（Bi4Ge3O12）晶体Pockels效应的体调制型光学电压互感器。但基于Pockels效应的光学电子式电压互感器一直存在着空间场强干扰以及温度稳定性问题。文献：光纤电压互感器稳定性的分析[J]（罗苏南, 叶妙元, 徐雁. 中国电机工程学报. 2000, 20(12): 15-19.）描述了光学电子式电压互感器其传感头的光学晶体、光路结构、 绝缘结构、光源受运行环境温度的影响。现有的相关文献中有对光学电子式电压互感器现场应用提出了相应的技术解决方案，这些措施都是从工艺角度来解决由于Pockels效应本身的缺点，从现场应用情况来看收效甚微这严重阻碍了光学电子式电压互感器的实用化进程。

而采用法拉第磁光原理的光学电子式电流互感器却因为其技术上无论是其稳态测量精度还是其暂态测量精度上都具有比较大的优势，本发明所涉及的光学电子式电压互感器主要是通过采用法拉第磁光效应测量电压互感器主回路电流间接测量其一次电压，包括电气回路模块和光学测量回路模块。

如图1，电气回路模块包括依次连接的主电,1和取样线圈3。光学测量回路模块包括依次连接的光纤环4、采集器5和合并单元6。

由于作为电压互感器其主回路电流一般在额定电压时控制在200mA以下，200mA的电流目前还无法直接被法拉第磁光效应测量，其精度无法保证。因此为了提高电流测量精度，测量主回路电流时采用取样线圈3，将取样线圈3在光纤环4上进行多圈缠绕为确保其采样精度一般采用2000匝以上的缠绕，由于取样线圈直接缠绕在光纤环其相对可靠性及安全性较差，所以必须采用保护电抗2以防止取样线圈3开路时造成一次事故，以提高互感器的可靠性。

光学测量回路模块中，合并单元6内设置有发送数据模块。

这样，电气回路模块中主电抗1负责控制主回路电流以及高压绝缘，保护电抗2起到安全作用以防止当测量回路出现异常时高压主回路开路，取样线圈3采用多匝缠绕的方式以提高光学测量单元的测量精度。光学测量回路模块中光纤环4为电流传感器，采集器5包含光学互感器的检测电路单元、调制回路单元和计算模块单元，合并单元6负责将多个电子式互感器的采样信息收集完成同步后按照数字化协议通过发送数据模块发出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。