[實用新型]一種用于直流高壓輸電的光纖直流電流比較儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920228313.7
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN201508383U
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樂仁;雷民;章述漢
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李雙全;莫青

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及直流電流比較儀，特別是一種用于直流高壓輸電的光纖直流電流比較儀，屬于直流電流互感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，500kV及以上直流高壓輸電線路使用的直流電流互感器主要有磁飽和型和電流比較儀型。磁飽和型使用兩臺飽和電抗器按串聯(lián)或并聯(lián)方式連接，用外部交流電壓源驅(qū)動，電路中的整流元件保證二次負荷的電流只能有一個方向，驅(qū)動電壓的正負半波使電抗器在磁飽和和低磁通兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)換，其中低磁通狀態(tài)時流過電抗器二次繞組的電流與一次直流電流接近安匝平衡，從而實現(xiàn)直流電流的比例變換。電流比較儀型使用伺服電流源向二次繞組注入直流電流實現(xiàn)安匝平衡，伺服電流源根據(jù)磁調(diào)制器得到的零磁通信號進行反饋控制，隨時跟蹤一次電流變化，實現(xiàn)直流電流的比例變換。由于一次電流回路在高電位側(cè)，二次電流回路在低電位側(cè)，兩個回路之間需要高壓隔離。因此，500kV及以上電壓等級的直流電流互感器中的絕緣結(jié)構(gòu)部分占了產(chǎn)品成本的很大比例，絕緣結(jié)構(gòu)的隱患也降低了產(chǎn)品的可靠性。光電式電流互感器使用單模光纖或火石玻璃作為法拉第磁光效應(yīng)的光學(xué)介質(zhì)，當線偏振光通過光介質(zhì)時，受到同方向磁場作用，光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角正比于外界磁場沿著偏振光在介質(zhì)內(nèi)部路徑的線積分，即φ＝V_d∮_LHdl。式中φ為線偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)角，V_d為光介質(zhì)材料的Verdet常數(shù)，H為電流所產(chǎn)生的磁場強度，L為光在介質(zhì)中通過的路徑。為了方便地求出線積分，實現(xiàn)真正意義上的電流測量，并防止其它電流磁場的干擾，將傳感頭設(shè)計成能讓光束環(huán)繞電流形成封閉的環(huán)路，根據(jù)安培環(huán)路定理可得：φ＝V_d∮_LHdl＝V_di。從而測出角φ便可求出電流值。光電式電流互感器采用絕對法測量，受光學(xué)介質(zhì)和光源穩(wěn)定性影響，長期測量準確度不容易達到實用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是，消除直流電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)的隱患并降低產(chǎn)品成本，同時不影響安匝平衡的實現(xiàn)，并能克服光電式電流互感器長期測量準確度差的缺點，提出一種用于直流高壓輸電的光纖直流電流比較儀。本發(fā)明提供的用于直流高壓輸電的光纖直流電流比較儀是一種使用磁光效應(yīng)磁調(diào)制器的直流電流比較儀，采用光纖實現(xiàn)高電壓隔離，有效地降低了直流電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)部分的成本，并消除了絕緣結(jié)構(gòu)的隱患，同時具有足夠好的長期測量準確度。

本實用新型的技術(shù)解決方案是，采用電源和單模光纖，其特征在于，由電源和單模光纖與LED激光光源、光纖耦合接頭、準直透鏡、偏振棱鏡、耦合透鏡、一次電流光纖傳感器、二次電流光纖傳感器、后耦合透鏡、前耦合透鏡、光敏管、電子放大器組成；其中，電源分別與LED激光光源和電子放大器連接，LED激光光源與由光纖耦合接頭、準直透鏡、偏振棱鏡、耦合透鏡成軸向依次排列構(gòu)成的偏振光發(fā)生器配連，偏振光發(fā)生器通過配有光纖耦合接頭的單模光纖與一次電流光纖傳感器配連，電子放大器的輸入端與由光敏管、前耦合透鏡、偏振棱鏡、后耦合透鏡成軸向依次排列構(gòu)成的相敏光學(xué)檢偏器配連，二次電流光纖傳感器的輸入端連接一次電流光纖傳感器的輸出端，二次電流光纖傳感器的輸出端通過光纖耦合接頭與相敏光學(xué)檢偏器配接，二次電流光纖傳感器的電流線圈配接電子放大器的輸出端。

其特征在于，相敏光學(xué)檢偏器的偏振棱鏡與它的零輸出位置之間有一個負偏角。

其特征在于，一次電流光纖傳感器由多匝單模光纖圍繞一次電流導(dǎo)體組成。

其特征在于，二次電流光纖傳感器采用圓環(huán)狀螺線管。

本實用新型的工作過程是，把二次電流回路放置在地面?zhèn)龋褂脝文９饫w作為法拉第磁光效應(yīng)的光學(xué)介質(zhì)，使光纖傳感器依次感受一次電流回路的磁場和二次電流回路的磁場，經(jīng)磁光效應(yīng)作用后的線偏振光通過相敏光學(xué)檢偏器解調(diào)得到零磁通信號，用電子放大器把信號變換為電流并注入二次電流繞組，使零磁通狀態(tài)得到保持，并使一次電流和二次電流達到安匝平衡。相敏光學(xué)檢偏器的偏振棱鏡與它的零輸出位置之間有一個負偏角，在相敏光學(xué)檢偏器的輸出端疊加適當?shù)姆雌秒妷夯螂娏鳎馆敵鰹榱悖谑强蓹z測的磁光效應(yīng)旋轉(zhuǎn)角延伸到負角，在等安匝測量區(qū)間具有相敏性，克服了偏振棱鏡正交放置的零檢偏器只能輸出單極性電信號的缺點。

本實用新型的優(yōu)點是，把零磁通的檢測變成零偏振角的檢測，取消了高壓直流電流互感器一次繞組和二次繞組之間的高壓絕緣結(jié)構(gòu)，從而大幅度降低500kV及以上電壓等級的直流電流互感器的產(chǎn)品成本；套管和光纖屬于自恢復(fù)絕緣結(jié)構(gòu)，承受過電壓后仍然可以安全運行，從而有效地提高了設(shè)備的可靠性及安全性。

附圖說明