[發明專利]一種采用光纖傳輸模擬信號的電子式電流互感器

有效

• 申請號: 201410378850.5
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104122428B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 徐丙垠;賈明娜;王俊江;王瑋;王敬華;張大明
• 申請（專利權）人: 青島科匯電氣有限公司;山東科匯電力自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G08C23/06
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

一種采用光纖傳輸模擬信號的電子式電流互感器，屬于電力系統領域。

背景技術

在電力生產、電力傳輸系統及電力設備中，使用互感器來配合儀表、保護裝置測量電流和電能，計量電力系統各部分所耗電能及保護電力系統安全運行。目前，電力系統使用傳統的電磁式電流互感器（CT）、電磁式電壓互感器（PT）測量電流、電壓已有百年歷史，且依然是當前電力系統使用的主流產品。然而，對現代智能二次裝置來說，其輸出容量遠遠多余，此外，隨著電力系統電壓等級的不斷提高，傳輸的電力容量越來越大，傳統的電磁式電流、電壓互感器因其傳感機理而出現其自身不可克服的問題。

隨著計算機技術、電力自動化技術的發展，許多新技術、新器件在電力系統中開始應用。電壓電流互感器作為電力監控最基本也是最重要的檢測設備，其相關技術的發展和應用越來越受到人們的重視。電磁技術的發展，大大提高了電磁式電流互感器的線性度、抗飽和度等性能，而計算機技術的采用則推動了電子式電流互感器的誕生和發展。光信息科學與技術的發展，又使得光纖傳輸在電力系統獲得廣泛應用。

隨著電網智能化的發展，出現了許多傳統互感器的替代產品。當前普遍采用或正在推出的電流互感器主要有：

1）傳統電磁式電流互感器。輸出容量大，性能穩定，但存在高壓絕緣、含油爆炸、電磁干擾、二次輸出開路、體積大、能耗高、成本高等缺點。

2）利用羅氏線圈或鐵芯線圈的低功率小信號電流互感器，通過屏蔽雙絞線將信號傳送給二次設備。雖然解決了傳統互感器體積大、能耗高、成本高的缺點，但仍存在抗干擾能力差、無法實現與高壓系統的電氣隔離等缺點。

3）利用法拉第效應的光學電流互感器，又稱為無源電子式電流互感器。光學電流互感器又分為磁光電流互感器和全光纖電流互感器。磁光電流互感器在高壓變電站的戶外惡劣環境下，電場、溫度、振動等對其性能影響很大，反映出隨時間的長期漂移，磁光電流互感器的長期穩定性是影響其最終實用化的關鍵問題，也是一個至今未得到解決的問題。全光纖電流互感器除了測量穩定性、可靠性難以保證以外，還因其需要激光二極管、保偏光纖等昂貴的光學器件而難以得到推廣使用。

4）有源電子式電流互感器，是實用化程度較高的互感器。采用大電流CT功能和小電流激光功能相結合的供電方式，并通過電子電路將模擬電流信號轉換為數字信號，經光電轉換為光脈沖，由光纖將數字信號傳輸至低壓測。其低壓測接收電路簡單，可直接與計算機進行數據通信。但是其高壓測的模數轉換需要采樣和時序控制，電路復雜、能耗高，需要激光供能，激光器件成本高，壽命短。輸出的數字信號，受采樣頻率限制，頻帶受限，不利于故障信息監測。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種采用光纖傳輸模擬信號的電子式電流互感器，該電子式電流互感器測量準確、造價低廉，并且可以通過光纖實現模擬電流信號的傳輸，可替代配電自動化系統中傳統的通過電纜連接的一次側電流互感器和二次側電流互感器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該采用光纖傳輸模擬信號的電子式電流互感器，其特征在于：包括：

光發送端，線路一次側模擬電流信號接入光發送端的輸入端，在光發送端內轉換為光信號后由光發送端的輸出端將光信號輸出；

光接收端，其輸入端與光發送端的輸出端相連，接收光發送端發出的光信號，將接收到的光信號轉換為電信號，將電信號進行補償后輸出；

以及光纖，用于連接光接收端輸入端與光發送端的輸出端。

優選的，所述的光發送端包括：

一電磁線圈，其輸入端接入線路一次側模擬電流信號；

一信號整合電路，其輸入端與電磁線圈的輸出端相連，將電磁線圈輸出的模擬電流信號進行疊加；

一供電電路，其輸入端同時與電磁線圈的輸出端相連，其輸出端與信號整合電路相連，用于對光發送端進行供電；

一電信號轉換發射模塊，其信號輸入端與信號整合電路的輸出端相連，其供電輸入端與供電電路的輸出端相連，其輸出端連接光纖，將信號整合電路疊加后的信號進行轉換、輸出。

優選的，所述的信號整合電路包括：

一電流信號采集電路，其輸入端與電磁線圈的輸出端相連，用于獲取電磁線圈輸出的待傳輸的模擬電流信號并進行輸出；

一標尺信號生成模塊，生成與待傳輸的模擬電流信號相配合的標尺信號；