[發明專利]具有自供能低功耗的電流互感器設備及母線電流檢測方法

有效

• 申請號: 201410004034.8
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103698571A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 韋樸;程澄;孫小菡;單雪康
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R15/04
• 分類號: G01R15/04;G01R19/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于電力系統監測和保護領域，特別涉及一種具有自供能低功耗的電流互感器設備及母線電流檢測方法。

背景技術

在電力生產、電力傳輸及電力設備的運行中，需要對其中各種物理量進行監測，其中最重要的物理量是電流和電壓，獲取電流和電壓信息的傳感器設備是互感器，他們將高電壓側的大電流或高電壓轉換為低壓側的小電流或低電壓。準確、可靠、高性能的互感器是保證電網安全、可靠、高效運行的重要保證之一。

傳統互感器以電磁式互感器為主，但是長期運行中暴露出其所固有的磁飽和、鐵磁諧振、動態范圍小、頻帶范圍窄、易燃、易爆等缺點。同時，隨著電網的運行電壓等級越來越高，傳統互感器的絕緣設計將變得非常復雜，體積、重量以及造價也急劇增加。

近幾十年來，電子式電流互感器（ECT）和光學電流互感器（OCT）逐步興起，逐漸取代了傳統的電磁式互感器。與傳統的電磁式互感器相比，電子式互感器和光學電流互感器（OCT）具有以下優點：優良的絕緣性能、體積小、造價低；不含鐵芯，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題；低壓側無開路高壓危險；頻率響應范圍寬；沒有因充油而產生的易燃、易爆等危險；電磁兼容性好、保密性強；適應了電力計量與保護數字化、智能化發展的潮流。

目前，光學電流互感器按是否需要一次電源，分為純光學型（無源）和混合型（有源）兩大類。在20世紀60年代，人們利用泡克爾效應（Pockels?Effect）和法拉第效應（Farady?Effect）研制出了一系列的純光學電流、電壓互感器，方法直接，裝置簡單，精度高，但是其缺點在于：對振動、溫度、安裝應光波動性等敏感，測量穩定性較差。

針對這些問題，混合型光學電流互感器應運而生，它的測量精度和可靠性經受了實際工程的考驗，技術成熟，應用前景廣闊。但是由于在高壓端需要供能，增加了系統的成本和復雜性。激光光纖供能方案的發展使得高壓供能得以實現，但是此項技術被少數國際公司壟斷，價格居高不下，制約了國內電力行業的發展。

因此，降低高壓端的功耗成為混合型光學電流互感器的一個發展方向。2001年，華中科技大學提出了通過利用Rogowski線圈、積分器以及壓頻轉換器的OCT方案，使用的是傳統的CT供能方案，但是由于壓頻轉換器的功耗較大，OCT整體功耗降低不明顯。2005年，加拿大英屬哥倫比亞大學和Nxtphase公司聯合提出了一種基于LiNbO₃晶體、無源積分器和Rogowski線圈的混合OCT方案，其一次端的功耗為零。但是受晶體非線性和無源積分電路的影響，其實際精度并不理想。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種具有自供能低功耗的電流互感器設備，電流互感器設備具有自供能和低功耗的功效，同時還提供一張母線電流檢測方法，該方法測量精度高。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種具有自供能低功耗的電流互感器設備，該電流互感器設備包括：傳感光源、快速可調諧光衰減器、分光比為m：n的第一光纖耦合器、分光比為p：q的第二光纖耦合器、自供能模塊、光電反饋控制電路、一次電流傳感器和光纖抖動監測模塊，傳感光源輸出端與第一光纖耦合器的輸入端連接，第一光纖耦合器的一個輸出端與自供能模塊連接，第一光纖耦合器的另一個輸出端與快速光衰減的光輸入端連接，快速可調諧光衰減器的電輸入端與光電反饋控制電路連接，快速可調諧光衰減器的光輸出端與第二光纖耦合器輸入端連接，第二光纖耦合器的一個輸出端與光纖抖動監測模塊連接，第二光纖耦合器的另一個輸出端與光電反饋控制電路連接，光電反饋控制電路與一次電流傳感器連接；自供能模塊與光電反饋控制電路連接，為光電反饋控制電路供能；m+n=100，且m≥1，n≥1；p+q=100，且p≥1，q≥1。

進一步，所述的自供能模塊包括分束器和光電二極管陣列，分束器有一個輸入端和N個輸出端，光電二極管陣列由N個光電二極管串聯而成，分束器的輸入端作為自供能模塊的輸入端，光電二極管陣列的輸出端作為自功能模塊的輸出端，分束器的輸入端與第一光纖耦合器的一個輸出端連接，分束器的輸出端與光電二極管陣列的輸入端連接，且分束器的一個輸出端和光電二極管陣列中的一個光電二極管連接，光電二極管陣列的輸出端與光電反饋控制電路連接，用于供能；N為大于等于2的整數。