[發明專利]一種適用于智能電網的集總/分布多參量檢測裝置

有效

• 申請號: 201910201859.1
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110011415B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 陳翰;李長青;閔靖
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種適用于智能電網的集總/分布多參量檢測裝置，包括傳感信息解調模塊、傳感信息饋送網絡、集總參量傳感單元和分布參量傳感單元；傳感信息解調模塊包括可調諧激光器、偏振控制器、光電探測器、微波功分器、信號處理單元和激光二極管驅動器，傳感信息饋送網絡包括環路器、光學分束器、光開關和起偏器。本發明在高壓側設計實現了結構一致的光學傳感器，借助對電流、電磁場、溫度等雙折射的敏感材料，進行傳感參量檢測，并通過總線型、樹型光纖網絡將檢測信息饋送至低壓側，在構成的雙環光電振蕩回路中解調出傳感信息。本發明在監測場景的適用性與傳感量的解調方式上進行了改進，從而形成融合的監測傳感網絡來實現電網早期的預警。

技術領域

本發明涉及智能電網技術領域，特別是一種適用于智能電網的集總/分布多參量檢測裝置。

背景技術

2009年國家電網公司正式全面啟動智能電網建設，智能電網通過廣泛應用分布式智能、寬帶通信以及自動控制系統的集成，保證了市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動。智能電網關系著國家的經濟命脈和能源安全，它突破了傳統電網概念，需要實現新能源、信息、電力電子等多種先進技術的交叉融合，技術復雜、集成難度大。

智能電網的基礎是電網狀態量的實時測量反饋與動態調整，亟需通過先進的傳感和量測技術為其控制決策提供信息支撐。傳感參量包括功率因數、電能質量、相位關系、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。如上需要檢測的參量可以分為集總參量和分布參量，其中集總參量集中在變電站等，其范圍不超過幾十米，例如弧光、溫度；分布參量分布在架空線等，其范圍可達幾百公里甚至上千公里，例如電流、電磁場。

先進的控制技術不斷用于智能電網，以消除、減輕和防止供電中斷和電能質量擾動。例如：對于集總參量中變電站的局部放電現象，就涉及了多種方法用于檢測伴隨其產生的電脈沖、超聲波、光、熱和化學變化等。對于分布參量中電力線的電流，檢測技術既涉及傳統的Hall傳感器，也涉及諸如薄膜銦量子阱技術的MOS傳感器、光纖傳感器，尤其是基于光/電物理量耦合與轉換的新型電壓電流傳感原理與方法得到深入研究，其具有抗電磁干擾、無損傳輸、結構緊湊、全電介質材料、寬幅值測量范圍和寬頻率測量范圍等優勢。

目前對智能電網諸多集總/分布參量進行監測時，只能通過相對獨立和分散的光/電傳感器件對單一參量檢測，尚無一種統一的架構方案，特別是一種基于光/電物理量耦合與轉換的統一架構方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種適用于智能電網的集總/分布多參量檢測裝置，本發明能夠對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種適用于智能電網的集總/分布多參量檢測裝置，包括傳感信息解調模塊、傳感信息饋送網絡、集總參量傳感單元和分布參量傳感單元；傳感信息解調模塊包括可調諧激光器、偏振控制器、光電探測器、微波功分器、信號處理單元和激光二極管驅動器，傳感信息饋送網絡包括環路器、光學分束器、光開關和起偏器；集總參量傳感單元包括m個并聯的傳感單元，分布參量傳感單元包括n個依次串聯的傳感器，m為大于等于2的整數，n為大于等于2的整數；

可調諧激光器，用于發射窄帶光波至偏振控制器；

偏振控制器，用于調整窄帶光波至垂直偏振光波，垂直偏振光波經環路器輸入至光學分束器；

光學分束器，用于將垂直偏振光波按照1：k的功率比分配至光學分束器的k個輸出端口，k為大于等于2的整數，分配后的光波輸入至光開關；

光開關，用于將其s個輸出端口與集總參量傳感單元、分布參量傳感單元分別一一連接，控制與集總參量傳感單元、分布參量傳感單元的連接，實現s組光路開關，s為大于等于1的整數；