[發(fā)明專利]一種有源電子式電流互感器的復(fù)合供能非接觸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310616194.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN103630781A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秋雁;桂專;徐宏偉;李紅斌;程含渺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州電力試驗(yàn)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01R35/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方放

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，涉及的是一種有源電子式電流互感器的復(fù)合供能非接觸式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能對(duì)帶有激光供能系統(tǒng)的有源電子式電流互感器的供能激光器進(jìn)行非接觸式在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷供能激光器的運(yùn)行狀態(tài)并做壽命預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了供能激光器從定期檢修或故障維修到狀態(tài)檢修。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)正向著以測(cè)控技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)為技術(shù)支撐的智能電網(wǎng)方向發(fā)展。數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，數(shù)字化變電站中的關(guān)鍵設(shè)備之一，電子式電流互感器聯(lián)系著高壓電網(wǎng)和計(jì)量或繼電保護(hù)系統(tǒng)，起著至關(guān)重要的作用。

電子式電流互感器根據(jù)工作原理不同，分為有源電子式電流互感器和無(wú)源電子式電流互感器。無(wú)源電子式電流互感器主要是使用全光纖或光學(xué)玻璃制造傳感頭，其高壓側(cè)沒(méi)有電子線路，無(wú)需復(fù)雜的供能系統(tǒng)。但無(wú)源電子式電流互感器由于傳感頭部分有復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，容易受到多種外界因素的影響，使得無(wú)源電子式電流互感器并未大量投入實(shí)用。有源電子式電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理的傳感原件與光纖通信技術(shù)相結(jié)合的新型電流測(cè)量設(shè)備，是目前高壓電子式電流互感器中實(shí)用化程度較高的。由于有源電子式電流互感器在高壓側(cè)有電子元器件工作，因此其高壓側(cè)需要配置合理的供能系統(tǒng)。有源電子式電流互感器目前的主流供能方式是復(fù)合供能，典型的具有復(fù)合供能系統(tǒng)的電子式電流互感器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。低功率鐵芯線圈1、空心線圈2和取能線圈3安裝于一次母線4上，鐵芯線圈1和空心線圈2是電流傳感器，其輸出正比于一次母線4中的電流大小，經(jīng)信號(hào)變換器5之后由采集單元6中的A／D轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；數(shù)字量經(jīng)組幀編碼處理，由光纖8傳輸至合并單元9；最后經(jīng)網(wǎng)口10以符合IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的格式幀將測(cè)量的一次母線4中的電流發(fā)送出去。采集單元6的供能采用復(fù)合供能方式，取能線圈3和采集單元6中的AC-DC變換器11構(gòu)成CT(Current?Transformer)供能系統(tǒng)；合并單元9中的帶光電轉(zhuǎn)換器13的供能激光器12，和采集單元6中光電轉(zhuǎn)換器14構(gòu)成激光供能系統(tǒng)。復(fù)合供能系統(tǒng)的具體工作模式為：在一次母線4中的電流較大時(shí)，由CT供能系統(tǒng)提供電源；當(dāng)一次母線4中的電流過(guò)小而導(dǎo)致CT供能系統(tǒng)不能為采集單元6提供足夠的電能時(shí)，切換至激光供能系統(tǒng)。合并單元直流電源15作為合并單元9的工作電源。

現(xiàn)有電子式電流互感器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有源電子式電流互感器出現(xiàn)故障率最高的是采集單元，而采集單元故障主要是由供能系統(tǒng)故障引起。對(duì)于復(fù)合供能系統(tǒng)，其故障原因主要有兩個(gè)：一是位于合并單元9中的供能激光器12老化或損壞，致使當(dāng)切換至激光供能系統(tǒng)之后出現(xiàn)供能故障；二是供能系統(tǒng)切換控制策略出現(xiàn)故障，致使供能系統(tǒng)在需要切換時(shí)拒切換或不需要切換時(shí)誤切換。上述故障中，供能故障和拒切換故障會(huì)直接導(dǎo)致電子式電流互感器不工作；而誤切換會(huì)使供能激光器額外增加工作時(shí)間，等效為縮短了供能激光器的使用壽命。目前CT供能系統(tǒng)技術(shù)成熟，一般比較可靠穩(wěn)定；相比之下，激光供能系統(tǒng)往往更易出現(xiàn)故障，即使采用目前性能最優(yōu)的供能激光器，仍然故障頻發(fā)。

對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容。作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，電子式電流互感器是重要監(jiān)測(cè)對(duì)象。然而，目前對(duì)有源電子式電流互感器的供能激光器尚沒(méi)有有效的在線監(jiān)測(cè)手段，無(wú)法評(píng)估供能激光器的工作狀態(tài)，更無(wú)法對(duì)激光器剩余壽命作出評(píng)估。有源電子式電流互感器尚且停留在定期檢修或故障維修，即每隔一段時(shí)間進(jìn)行檢修或者出現(xiàn)故障之后進(jìn)行維修，完全不能滿足在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)有源電子式電流互感器故障率最高的供能激光器，提出了一種有源電子式電流互感器的復(fù)合供能非接觸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為了使運(yùn)行的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備完全沒(méi)有任何干擾，采用了非接觸式測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明提供的一種有源電子式電流互感器的復(fù)合供能非接觸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電流傳感模塊、通信總線和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)；

電流傳感模塊包括電流傳感器、直流電源、微處理器和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口；

傳感器直流電源作為電流傳感模塊的工作電源，電流傳感器安裝于合并單元直流電源給合并單元供電的進(jìn)線處，以測(cè)量合并單元直流電源的電流大小；

微處理器的信號(hào)處理接口與電流傳感器電連接，微處理器的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口通過(guò)通信總線與監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)的通信接口連接，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)口與合并單元的網(wǎng)口連接；微處理器用于對(duì)電流傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行初步處理，通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口起到電平轉(zhuǎn)換和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換作用；