一种光学电流互感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种光学电流互感器，涉及电流互感器，它为解决现有光学电流互感器存在着测量精度不高，温度稳定性差，长期运行可靠性差的问题而提出。光学电流传感器和自愈校正器装设在电力输电母线上，光学电流传感器和自愈校正器的数据信号输出端分别与算法实现单元中数字信号解调模块和工频滤波模块的数据信号输入端相连，数字信号解调模块的信号输出端分别连接工频滤波模块和系数校正模块的信号输入端，故障判断模块的数据信号输入、输出端分别连接工频滤波模块的数据信号输出端和系数校正模块的数据信号输入端。本发明的有益效果在于，提供一种测量精度高、温度稳定性好以及长期运行可靠性高的光学电流互感器。
【专利说明】—种光学电流互感器【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种光学电流互感器。
【背景技术】
[0002]现代电力系统需要测量准确、绝缘安全和数字输出的电流互感器。传统的电磁式电流互感器由于存在磁路饱和的问题，暂态测量精度不能很好满足保护控制和动态观测的要求；绝缘安全性不理想，绝缘安全故障时有发生；模拟量输出等问题，已经不能满足数字电力系统建设的需要。随着现代光纤技术、电子技术的发展，电子式电流互感器取代传统的电磁式电流互感器已成为发展的必然趋势。
[0003]目前，电子式电流互感器主要有两种:空心线圈电子式电流互感器和光学电流互感器。空心线圈电子式电流互感器用空心线圈作为传感线圈，传感线圈将高压母线电流感应为合适的电流，经过取样电阻模块转换成电压信号，实现对高压母线电流的测量。空心线圈由于不带铁心，易受外界电磁干扰，同时其线圈的绕制形状和工艺要求很高，而且线圈骨架还在一定程度上手温度等坏境因素的影响，温度稳定性较差，使得其测量精度不能达到很高；而且，由于其高压侧信号处理电路需要长期可靠的供电电源，供电电源设计和低功耗是现有技术的空心线圈电子式电流互感器研究的难点和关键技术。现有高压电源技术中主要有激光供能和悬浮式电源两种。激光供能，由于半导体材料的特性决定了大功率激光器的寿命一般仅在几年左右，远不能满足电力系统测量对互感器长期稳定运行的要求。悬浮式电源，由于高压母线电流过小时存在工作死区，在高压母线出现短路大电流时，需要设计专门电路吸收多余的能量，使得悬浮式电源供电可靠性降低。电源供电的不稳定，将大大影响电流互感器的测量精确度。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种测量精度高、温度稳定性好以及长期运行可靠性高的光学电流互感器。
[0005]本发明提供了一种光学电流互感器，包括:
[0006]算法实现单元，所述算法实现单元包括数字信号调解模块、工频滤波模块、故障判断模块和系数校正模块，数字信号解调模块的第一信号输出端与工频滤波模块的第二信号输入端相连，数字信号解调模块的第二信号输出端与系数校正模块的第一信号输入端相连，工频滤波模块的数据信号输出端与故障判断模块的数据信号输入端相连，故障判断模块的数据信号输出端与系数校正模块的第二数据信号输入端相连，系数校正模块的数据信号输出端与二次电力设备的信号输入端相连，系数校正模块的数据信号输出端即光学电流互感器的数据信号输出端；
[0007]光学电流传感器，所述光学电流传感器设置在电力输电母线上，光学电流传感器的数据信号输出端与算法实现单元 中数字信号解调模块的数据信号输入端相连，所述光学电流传感器由光学电流传感单元、光源、光电检测器和模拟信号处理电路组成，所述光源的光线出射端与光学电流传感单元的光线入射端相连，光学电流传感单元的信号输出端与光电检测器的信号输入端相连，光电检测器的数据信号输出端与模拟信号处理电路的数据信号输入端相连，模拟信号处理电路的数据信号输出端即光学电流传感器的数据信号输出端，所述光线电流互感器的数据信号输出端即系数校正模块的数据信号输出端；以及
[0008]校正器，所述校正器设置在电力输电母线上，所述校正器包括轻载线圈模块、取样电阻模块、高压供电电源模块、高压侧电路和低压侧电路，高压侧电路由过压保护电路、偏置电路、频率调制电路和高压电学转换电路组成，低压侧电路由低压电光转换电路和信号解调电路组成，轻载线圈模块的信号输入端即校正器的信号输入端，轻载线圈模块的信号输出端与取样电阻模块的信号输入端相连，取样电阻模块的信号输出端与高压侧电路中的过压保护电路的信号输入端相连，过压保护电路的信号输出端与偏置电路的信号输入端相连，偏置电路的信号输出端与频率调制电路的信号输入端相连，频率调制电路的信号输出端与高压电光转换电路的信号输入端相连，高压电光转换电路的信号输出端即高压侧电路的信号输出端，高压电光转换电路的信号输出端与低压侧电路中的低压电光转换电路的信号输入端相连，低压电光转换电路的信号输出端与信号调解电路的信号输入端相连，信号解调电路的信号输出端即校正器的数据信号输出端，高压供电电流模块的四个供电电源输出端同时与高压侧电路中的过压保护电路的供电电源输入端、偏置电路的供电电源输入端、频率调制电路的供电电源输入端和高压电光转换电路的供电电源输入端相连，所述校正器的数据信号输出端与算法实现单元中工频滤波模块的第一数据信号输入端相连。
[0009]进一步，所述光学电流传感单元由两个结构相同的传感单元组成，两个结构相同的传感单元相对地设置在电力输电母线的两侧，所述传感单元由两个光纤准直器、起偏器、直条形磁光玻璃和检偏器组成，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与直条形磁光玻璃的一侧端面相连，直条形磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二个光纤准直器的中心光轴位于同一轴线上。
[0010]进一步,所述光学电流传感单元由一个集磁环和一个传感单元组成，所述传感单兀由三个光纤准直器、起偏器、直条形磁光玻璃和检偏器组成，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与直条形磁光玻璃的一侧端面相连，直条形磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二个光纤准直器的中心光轴位于同一轴线上，所述集磁环为带有一个断口的圆环，电力输电母线放置在集磁环的圆心处，所述传感单元放置在集磁环的端口内，且传感单元的轴向方向与集磁环的切向方向相同。
[0011]进一步，所述光学电流传感单元的传感单元由三个光纤准直器、起偏器、块状玻璃形磁光玻璃和检偏器组成，电力输电母线放置在块状玻璃形磁光玻璃的中心轴线处，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与块状玻璃形磁光玻璃的一侧端面相连，块状玻璃箱磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二光纤准直器的中心光轴相互垂直。
[0012]进一步，所述模拟信号处理电路由基准电压模块、第一差分放大电路、抗混叠低通滤波电路、隔直电路和第二放大电路组成，第一差分放大电路的第一数据信号输入端即模拟信号处理电路的数据信号输入端，第一差分放大电路的第二信号输入端与基准电压模块的信号输出端相连，第一差分放大电路的数据信号输出端同时与抗混叠低通滤波电路的第一数据信号输入端和隔直电路的数据信号输入端相连，隔直电路的数据信号输出端与第二放大电路的数据信号输入端相连，第二放大电路的数据信号输出端与抗混叠低通滤波电路的第二数据信号输入端相连，所述抗混叠低通滤波电路的数据信号输出端即模拟信号处理电路的数据信号输出端。
[0013]本发明具有的优点和有益效果为:所述光学电流互感器具有测量精度高、温度稳定性好以及可靠性高的优点；同时，它采用校正器，应用自愈校正技术完全消除了光学电流互感器测量准确度易受环境温度和振动等外界因素的影响；采用间断性校正，使得高压侧电压处于间断式供电状态，大大提高了电源供电可靠性和寿命；采用无源结构的光学电流传感器，不存在由于高压侧失电，输出错误信息引起保护误动作的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实施例的模块结构示意图；
[0015]图2为光学电流互感器2的模块结构示意图；
[0016]图3为光学电流传感单元2-1采用直条形磁光玻璃式的结构示意图；
[0017]图4为光学电流传感单元2-1采用集磁环式的结构示意图；
[0018]图5为光玻璃式光学电流传感单元2-1采用块状玻璃形磁的结构示意图；
[0019]图6为模拟信号处理电路2-4的模块结构示意图；
[0020]图7为矫正器3的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0022]如图1、图2、图3、图4、图5、图6以及图7所示:本发明实施例的一种光学电流互感器，包括:
[0023]算法实现单元4，所述算法实现单元4包括数字信号调解模块41、工频滤波模块42、故障判断模块43和系数校正模块44，数字信号解调模块41的第一信号输出端与工频滤波模块42的第二信号输入端相连，数字信号解调模块41的第二信号输出端与系数校正模块44的第一信号输入端相连，工频滤波模块42的数据信号输出端与故障判断模块43的数据信号输入端相连，故障判断模块43的数据信号输出端与系数校正模块44的第二数据信号输入端相连，系数校正模块44的数据信号输出端与二次电力设备的信号输入端相连，系数校正模块44的数据信号输出端即光学电流互感器的数据信号输出端；
[0024]光学电流传感器2，所述光学电流传感器2设置在电力输电母线上，光学电流传感器2的数据信号输出端与算法实现单元4中数字信号解调模块41的数据信号输入端相连，所述光学电流传感器2由光学电流传感单兀21、光源22、光电检测器23和模拟信号处理电路24组成，所述光源22的光线出射端与光学电流传感单元21的光线入射端相连，光学电流传感单元21的信号输出端与光电检测器23的信号输入端相连，光电检测器23的数据信号输出端与模拟信号处理电路24的数据信号输入端相连，模拟信号处理电路24的数据信号输出端即光学电流传感器2的数据信号输出端，所述光线电流互感器的数据信号输出端即系数校正模块的数据信号输出端；以及
[0025]校正器3，所述校正器3设置在电力输电母线上，所述校正器3包括轻载线圈模块
31、取样电阻模块32、高压供电电源模块33、高压侧电路310和低压侧电路311，高压侧电路310由过压保护电路34、偏置电路35、频率调制电路36和高压电学转换电路37组成，低压侧电路311由低压电光转换电路38和信号解调电路39组成,轻载线圈模块31的信号输入端即校正器3的信号输入端，轻载线圈模块31的信号输出端与取样电阻模块32的信号输入端相连，取样电阻模块32的信号输出端与高压侧电路310中的过压保护电路34的信号输入端相连，过压保护电路34的信号输出端与偏置电路35的信号输入端相连，偏置电路35的信号输出端与频率调制电路36的信号输入端相连，频率调制电路36的信号输出端与高压电光转换电路37的信号输入端相连，高压电光转换电路37的信号输出端即高压侧电路310的信号输出端，高压电光转换电路37的信号输出端与低压侧电路311中的低压电光转换电路38的信号输入端相连,低压电光转换电路38的信号输出端与信号调解电路39的信号输入端相连，信号解调电路39的信号输出端即校正器3的的数据信号输出端，高压供电电流模块33的四个供电电源输出端同时与高压侧电路310中的过压保护电路34的供电电源输入端、偏置电路35的供电电源输入端、频率调制电路36的供电电源输入端和高压电光转换电路37的供电电源输入端相连，所述校正器的数据信号输出端与算法实现单元中工频滤波模块的第一数据信号输入端相连。
[0026]作为上述实施例的优选实施方式，所述光学电流传感单元21由两个结构相同的传感单元组成，两个结构相同的传感单元相对地设置在电力输电母线的两侧，所述传感单兀由三个光纤准直器211、起偏器212、直条形磁光玻璃213和检偏器214组成,第一个光纤准直器211装设在起偏器212的一侧端面上，起偏器212的另一侧端面与直条形磁光玻璃213的一侧端面相连，直条形磁光玻璃213的另一侧端面与检偏器214的一侧端面相连，第二个光纤准直器211装设在检偏器214的一侧端面上，第三个光纤准直器211装设在检偏器214的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器211的中心光轴、起偏器212的中心光轴、直条形磁光玻璃213的中心光轴和第二个光纤准直器211的中心光轴位于同一轴线上。
[0027]作为上述实施例的优选实施方式，所述光学电流传感单兀21由一个集磁环215和一个传感单元组成，所述传感单元由三个光纤准直器211、起偏器212、直条形磁光玻璃213和检偏器214组成，第一个光纤准直器211装设在起偏器212的一侧端面上，起偏器212的另一侧端面与直条形磁光玻璃213的一侧端面相连，直条形磁光玻璃213的另一侧端面与检偏器214的一侧端面相连，第二个光纤准直器211装设在检偏器214的一侧端面上，第三个光纤准直器211装设在检偏器214的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器211的中心光轴、起偏器212的中心光轴、直条形磁光玻璃213的中心光轴和第二个光纤准直器211的中心光轴位于同一轴线上，所述集磁环215为带有一个断口的圆环，电力输电母线I放置在集磁环215的圆心处，所述传感单元放置在集磁环215的端口内，且传感单元的轴向方向与集磁环215的切向方向相同。
[0028]作为上述实施例的优选实施方式,所述光学电流传感单元的传感单元21由三个光纤准直器211、起偏器214、块状玻璃形磁光玻璃216和检偏器214组成，电力输电母线I放置在块状玻璃形磁光玻璃216的中心轴线处，第一个光纤准直器211装设在起偏器212的一侧端面上，起偏器212的另一侧端面与块状玻璃形磁光玻璃216的一侧端面相连，块状玻璃箱磁光玻璃216的另一侧端面与检偏器214的一侧端面相连，第二个光纤准直器211装设在检偏器212的一侧端面上，第三个光纤准直器211装设在检偏器214的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器211的中心光轴、起偏器212的中心光轴、直条形磁光玻璃213的中心光轴和第二光纤准直器211的中心光轴相互垂直。
[0029]作为上述实施例的优选实施方式，所述模拟信号处理电路24由基准电压模块241、第一差分放大电路242、抗混叠低通滤波电路243、隔直电路244和第二放大电路245组成，第一差分放大电路242的第一数据信号输入端即模拟信号处理电路24的数据信号输入端，第一差分放大电路242的第二信号输入端与基准电压模块241的信号输出端相连，第一差分放大电路242的数据信号输出端同时与抗混叠低通滤波电路243的第一数据信号输入端和隔直电路244的数据信号输入端相连，隔直电路244的数据信号输出端与第二放大电路245的数据信号输入端相连，第二放大电路245的数据信号输出端与抗混叠低通滤波电路243的第二数据信号输入端相连，所述抗混叠低通滤波电路243的数据信号输出端即模拟信号处理电路24的数据信号输出端。
[0030]最后应说明的是:以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种光学电流互感器，其特征在于，包括: 算法实现单元，所述算法实现单元包括数字信号调解模块、工频滤波模块、故障判断模块和系数校正模块，数字信号解调模块的第一信号输出端与工频滤波模块的第二信号输入端相连，数字信号解调模块的第二信号输出端与系数校正模块的第一信号输入端相连，工频滤波模块的数据信号输出端与故障判断模块的数据信号输入端相连，故障判断模块的数据信号输出端与系数校正模块的第二数据信号输入端相连，系数校正模块的数据信号输出端与二次电力设备的信号输入端相连，系数校正模块的数据信号输出端即光学电流互感器的数据信号输出端； 光学电流传感器，所述光学电流传感器设置在电力输电母线上，光学电流传感器的数据信号输出端与算法实现单元中数字信号解调模块的数据信号输入端相连，所述光学电流传感器由光学电流传感单元、光源、光电检测器和模拟信号处理电路组成，所述光源的光线出射端与光学电流传感单元的光线入射端相连，光学电流传感单元的信号输出端与光电检测器的信号输入端相连，光电检测器的数据信号输出端与模拟信号处理电路的数据信号输入端相连，模拟信号处理电路的数据信号输出端即光学电流传感器的数据信号输出端，所述光线电流互感器的数据信号输出端即系数校正模块的数据信号输出端；以及 校正器，所述校正器设置在电力输电母线上，所述校正器包括轻载线圈模块、取样电阻模块、高压供电电源模块、高压侧电路和低压侧电路，高压侧电路由过压保护电路、偏置电路、频率调制电路和高压电学转换电路组成，低压侧电路由低压电光转换电路和信号解调电路组成，轻载线圈模块的信号输入端即校正器的信号输入端，轻载线圈模块的信号输出端与取样电阻模块的信号输入端相连，取样电阻模块的信号输出端与高压侧电路中的过压保护电路的信号输入端相连，过压保护电路的信号输出端与偏置电路的信号输入端相连，偏置电路的信号输出端与频率调制电路的信号输入端相连，频率调制电路的信号输出端与高压电光转换电路的信号 输入端相连，高压电光转换电路的信号输出端即高压侧电路的信号输出端，高压电光转换电路的信号输出端与低压侧电路中的低压电光转换电路的信号输入端相连，低压电光转换电路的信号输出端与信号调解电路的信号输入端相连，信号解调电路的信号输出端即校正器的的数据信号输出端，高压供电电流模块的四个供电电源输出端同时与高压侧电路中的过压保护电路的供电电源输入端、偏置电路的供电电源输入端、频率调制电路的供电电源输入端和高压电光转换电路的供电电源输入端相连，所述校正器的数据信号输出端与算法实现单元中工频滤波模块的第一数据信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的光学电流互感器，其特征在于，所述光学电流传感单元由两个结构相同的传感单元组成，两个结构相同的传感单元相对地设置在电力输电母线的两侦牝所述传感单元由两个光纤准直器、起偏器、直条形磁光玻璃和检偏器组成，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与直条形磁光玻璃的一侧端面相连，直条形磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二个光纤准直器的中心光轴位于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的光学电流互感器，其特征在于，所述光学电流传感单元由一个集磁环和一个传感单元组成，所述传感单元由三个光纤准直器、起偏器、直条形磁光玻璃和检偏器组成，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与直条形磁光玻璃的一侧端面相连，直条形磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二个光纤准直器的中心光轴位于同一轴线上，所述集磁环为带有一个断口的圆环，电力输电母线放置在集磁环的圆心处，所述传感单元放置在集磁环的端口内，且传感单元的轴向方向与集磁环的切向方向相同。
4.根据权利要求1所述的光学电流互感器，其特征在于，所述光学电流传感单元的传感单元由三个光纤准直器、起偏器、块状玻璃形磁光玻璃和检偏器组成，电力输电母线放置在块状玻璃形磁光玻璃的中心轴线处，第一个光纤准直器装设在起偏器的一侧端面上，起偏器的另一侧端面与块状玻璃形磁光玻璃的一侧端面相连，块状玻璃箱磁光玻璃的另一侧端面与检偏器的一侧端面相连，第二个光纤准直器装设在检偏器的一侧端面上，第三个光纤准直器装设在检偏器的另一个侧面上，所述第一个光纤准直器的中心光轴、起偏器的中心光轴、直条形磁光玻璃的中心光轴和第二光纤准直器的中心光轴相互垂直。
5.根据权利要求1所述的光学电流互感器，其特征在于，所述模拟信号处理电路由基准电压模块、第一差分放大电路、抗混叠低通滤波电路、隔直电路和第二放大电路组成，第一差分放大电路的第一数据信号输入端即模拟信号处理电路的数据信号输入端，第一差分放大电路的第二信号输入端与基准电压模块的信号输出端相连，第一差分放大电路的数据信号输出端同时与抗混叠低通滤波电路的第一数据信号输入端和隔直电路的数据信号输入端相连，隔直电路的数据信号输出端与第二放大电路的数据信号输入端相连，第二放大电路的数 据信号输出端与抗混叠低通滤波电路的第二数据信号输入端相连，所述抗混叠低通滤波电路的数据信号输出端即模拟信号处理电路的数据信号输出端。
【文档编号】G01R15/24GK103792404SQ201410055347
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】胡显滔 申请人:北京百象电气成套设备有限公司