[發(fā)明專利]一種高壓直流輸電用光學(xué)直流電流測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810335768.2
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108918943B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海鋒;張超;孟祥強;李秦;葉艷軍;秦紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

一種高壓直流輸電用光學(xué)直流電流測量裝置，一次高壓端采用全光纖傳感方式、一次端和二次端采用分段折疊硅橡膠絕緣子預(yù)埋保偏光纖的偏振光傳輸方案、二次端采用高速光學(xué)調(diào)制解調(diào)方案實現(xiàn)直流電流測量。傳感光纖環(huán)圈本體和上法蘭結(jié)構(gòu)件位于上部高壓保偏光纖絕緣子頂部，上部均壓環(huán)位于傳感光纖環(huán)本體外圓周上，中部均壓環(huán)位于兩端絕緣子的連接處，下法蘭結(jié)構(gòu)件和下部儲纖箱體位于絕緣子底部，高速調(diào)制解調(diào)單元位于二次側(cè)。本發(fā)明適于高壓直流特別是特高壓柔性直流極性母線直流電流測量，提高控制保護系統(tǒng)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高壓直流輸電線路的電流測量裝置，特別是一種高壓柔性直流輸電極性母線的直流電流測量裝置。

背景技術(shù)

高壓直流輸電特別是高壓柔性直流輸電技術(shù)是未來構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架和清潔能源并網(wǎng)互聯(lián)的重要手段，其極性母線電流具有電壓等級高、輸送電流大、主要成分為直流、高次諧波含量高、電流波動大等特點。控制保護系統(tǒng)需要根據(jù)高壓極性母線上的電流測量結(jié)果快速實施控制策略和保護動作，電流測量裝置越快速、越準(zhǔn)確的測量出母線上的電流，對于柔性直流輸電的穩(wěn)定性和安全性越有利。

高壓柔性直流輸送功率大，輸送功率可達(dá)5000MW，極性母線的額定電流達(dá)到6000A以上，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的輸電線路的母線電流，如果采用傳統(tǒng)的分流器原理的方案測量，分流傳感元件將會發(fā)熱嚴(yán)重，長期發(fā)熱對傳感元件的耐高溫、耐腐蝕、散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計、長期精度穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)，且長期發(fā)熱也會造成很大的能源損耗。分流器原理的傳感頭采用特種金屬制成，其重量一般比較重，達(dá)到上百千克，運輸、吊裝比較困難，且對吊裝或支撐的結(jié)構(gòu)強度要求較高。分流器只能測量直流分量，測量高頻諧波分量通常要增加一個羅氏線圈傳感元件來測量。分流器和羅氏線圈的輸出信號都為小電壓信號，需要就地采集，因此高壓端需要含有電子部件的模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，該裝置需要從低壓端通過激光供能的方式取得電源。含有電子部件的模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置在高壓端工作環(huán)境通常比較惡劣，極易發(fā)生損壞。激光供能回路的高壓側(cè)光電池、激光供能的光纖回路、激光發(fā)射裝置隨著時間的推移容易發(fā)生燒毀和失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題高壓直流輸電系統(tǒng)中直流大電流和諧波電流的同時高精度測量，同時使高壓直流電流測量設(shè)備更加輕便、可靠、便于運輸和安裝，實現(xiàn)高壓直流電流測量設(shè)備大動態(tài)范圍精確測量。提高電流數(shù)據(jù)的采樣速率，降低采樣延時，快速感知一次高壓大電流的變化，準(zhǔn)確傳變一次大電流的暫態(tài)特征。實現(xiàn)高壓直流電流測量裝置高壓端無電子部件、高壓端無需再用激光供能供電，可以有效消除由高壓電子部件在惡劣條件下?lián)p壞和激光供能回路問題引起的高壓直流電流測量裝置故障。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高壓直流輸電用光學(xué)直流電流測量裝置，其特征在于：

基于硅橡膠保偏光纖絕緣子的光纖偏振光傳輸、一次側(cè)直流大電流全光纖傳感、二次側(cè)光學(xué)高速相位調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)高壓側(cè)柔性直流大電流的測量；

通過高速相位調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)高壓直流電流的測量。

一種高壓直流輸電用光學(xué)直流電流測量裝置，包括傳感光纖環(huán)本體2、上法蘭結(jié)構(gòu)件3、高壓保偏光纖絕緣子、下法蘭結(jié)構(gòu)件11、下部儲纖箱體12、保偏連接光纜13、高速調(diào)制解調(diào)單元14；其特征在于：

承載待測直流大電流的一次高壓側(cè)管道母線穿過傳感光纖環(huán)本體2的中心，傳感光纖環(huán)本體2通過上法蘭結(jié)構(gòu)件3與高壓保偏光纖絕緣子的上端固定連接，通過下法蘭結(jié)構(gòu)件11與高壓保偏光纖絕緣子的下端固定連接；

下法蘭結(jié)構(gòu)件11與下部儲纖箱體12一體化鑄造，儲纖箱體12儲存多余的保偏光纜，保偏光纜通過儲纖箱體12的外面板伸出，通過一段保偏連接光纜13與高速調(diào)制解調(diào)單元14連接。

本發(fā)明進一步包括以下優(yōu)選方案：

所述高壓保偏光纖絕緣子包括上部高壓保偏光纖絕緣子4和下部高壓保偏光纖絕緣子10；