[發明專利]基于光學電流傳感器的差動保護裝置

有效

• 申請號: 201410421889.0
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104158161B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 于文斌;張國慶;郭志忠;宋平;黃華煒;李傳生;申巖;王貴忠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;國網上海市電力公司;國網智能電網研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護裝置。

背景技術

當前，電力系統中的繼電保護裝置，都是將常規電磁式電流互感器檢測到的電流信息以電信號的方式傳遞給繼電保護裝置，在繼電保護裝置中進行故障判據的運算和結果判定。為實現繼電保護裝置的低成本化和輕量化，特開2000-59987和特愿平11-224821(日本)申請提出了一種以依據具有差動運算功能的光學電流傳感器的保護繼電裝置取代現有的依據繞組型電流變換器的電流測定方法。該專利所述的繼電保護裝置由兩光學電流傳感器按照級聯的方式，得到與流向保護區間成比例的差電流輸出信號，進而進行保護區間的故障判斷。

現有專利描述的基于光學電流傳感器的繼電保護裝置如圖4所示，包括：由第一多模光纖準直器14a、第一起偏器12a、第一法拉第磁光元件11a、第一檢偏器13a和第三多模光纖準直器14c構成的第一光學電流傳感器1，第一檢偏器13a相對于第一起偏器12a以45°的角度設置；與第一光學電流傳感器1同樣結構的由第二多模光纖準直器14b、第二起偏器12b、第二法拉第磁光元件11b、第二檢偏器13b和第四多模光纖準直器14d構成的第二光學電流傳感器2，第二檢偏器13b相對于第二起偏器12b以45°的角度設置；光源10；第一多模光纖3a、第四多模光纖3d和第六多模光纖3f；由光電變換器15、高通濾波器電路16、低通濾波器電路17以及比例計算器18構成的光信號處理單元6、差電流檢測部件7和判定部件8。

第一光學電流傳感器1和第二光學電流傳感器2設置在電力系統的保護區間9的兩端；這里假設，第一光學電流傳感器1敏感保護區間9一端側流過的第一電流i₁，第二光學電流傳感器2敏感保護區間9另一端側流過的第二電流i₂；設置所述的第一電流i₁從保護區間9的外側流向內側的方向為正，設置所述的第二電流i₂從保護區間9的外側流向內側的方向為正；設置所述的第一光學電流傳感器1內的光傳播方向與由該第一光學電流傳感器1敏感的所述的第一電流i₁產生的磁場方向一致，設置所述的第二光學電流傳感器2內的光傳播方向與由該第二光學電流傳感器2敏感的所述的第二電流i₂產生的磁場方向一致。

光源10發出的規定波長的光功率為P₀自然光通過第一多模光纖3a送入第一光學電流傳感器1的第一多模光纖準直器14a，第一多模光纖準直器14a將接收的光信號射入第一起偏器12a變成光功率為第一線偏振光，該第一線偏振光經過第一法拉第磁光元件11a，并基于法拉第磁光效應敏感保護區間9一端側流過的第一電流i₁，第一線偏振光的偏振面產生與第一電流i₁大小成比例的第一次旋轉，旋轉角度為θ₁；第一光學電流傳感器1檢測的第一電流i₁與第一線偏振光的偏振面第一次旋轉的旋轉角θ₁的關系為

θ₁＝V·i₁???????????????????(1)

式中，V為第一法拉第磁光元件11a材料的菲爾德常數。

該第一線偏振光通過第一檢偏器13a進行檢光，偏振面的旋轉角θ₁成為強度調制的光射入第三多模光纖準直器14c，得到敏感第一電流i₁后的光信號P_1x。由于第一檢偏器13a相對于第一起偏器12a以45°的角度設置，所以光信號P_1x用下式表示

P1x=14P0[1+sin2θ1]---(2)]]>