[發明專利]一種基于磁光測量元件的相差保護方法及系統

有效

• 申請號: 202010065338.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111224387B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉世明;趙永森;王波;南天琦;韓波
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/30;G01R15/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了一種基于磁光測量元件的相差保護方法及系統，包括：將具有磁光效應的元件放置在靠近交流線路或電纜的附近；通過光纖給磁光元件輸入恒定光強的偏振光；線路電流產生的磁場使偏振光的偏振面發生旋轉，于是輸出的偏振光經過檢偏器后光強發生變化，周期性的交流電流產生周期性變化的光強；通過比較兩端光強的波形相位實現相差保護。本發明采用相差原理，只需要測量光強相位，對于幅值的測量精度要求不高，因此振動、溫度變化等對磁光元件幅值測量精度的影響不會造成保護性能下降。

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，尤其涉及一種基于磁光測量元件的相差保護方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著電力系統的發展，電網的短路容量不斷提高。發生短路故障時，傳統的電磁式電流互感器容易飽和，二次側電流發生嚴重畸變，導致繼電保護裝置難以正確動作。因此，近年來非傳統電流互感器得到了大量關注。其中，基于法拉第磁光效應的光學電流互感器，由于無磁飽和問題、抗電磁干擾能力強等獨特的優點而受到重視。但是光學電流互感器的測量精度易受溫度變化、外界振動等環境因素以及內部光學器件和光學回路的工藝水平影響，導致光學電流互感器實現方案復雜、造價昂貴。

電流相位差動保護簡稱相差保護，是利用線路兩端電流的相位比較進行故障判斷的一種縱聯保護，其原理簡單，具有良好的性能。

發明人在研究中發現，早期相差高頻保護采用模擬量方式實現相位比較；現代微機保護可以采用相位計算比較技術或者數字相位比較技術。隨著光纖通道的普及，電流差動保護逐步得到推廣應用。但是相差保護原理簡單，對電流互感器性能、通信通道等的要求不高，在一些應用場合具有優勢。

例如在有源配電網中的應用，隨著分布式電源大量接入，配電網變為一個復雜多變的有源網絡，傳統的三段式電流保護難以滿足要求。而方向電流保護、距離保護需要電壓量，縱聯保護需要通信通道，受配電網條件限制，這些保護的使用都受到極大限制。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于磁光測量元件的相差保護方法，本發明只需要測量光強相位，對于幅值的測量精度要求不高，因而避免了磁光元件受外界振動、溫度變化等影響而造成保護性能下降。

為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

一種基于磁光測量元件的相差保護方法，包括：

將具有磁光效應的元件放置在靠近交流線路或電纜的附近；

通過光纖給磁光元件輸入恒定光強的偏振光；

線路電流產生的磁場使偏振光的偏振面發生旋轉，于是輸出的偏振光經過檢偏器后光強發生變化，周期性的交流電流產生周期性變化的光強；

通過比較兩端光強的波形相位實現相差保護。

進一步的技術方案，所述具有磁光效應的元件是基于法拉第磁光效應的光學元件。

進一步的技術方案，所述輸出的偏振光的光強波形是在一個恒定值的基礎上，減去一個正弦量而形成的具有周期性的波形；

其中，該恒定值由輸入光強決定，正弦量的基波頻率和相位與線路電流的基波頻率和相位相同。

進一步的技術方案，輸出光強經探測器轉變成電壓信號后濾波，輸出電壓的基波分量，其頻率與相位與線路電流的基波頻率與相位相同；

應用相差保護判據，比較被保護線路兩側出射光強的基波相位，實現基于磁光測量元件的相差保護。

進一步的技術方案，交流線路或電纜兩端具有磁光效應的元件測量的光強信號，就地轉換成數字量，通過通信通道傳遞給對端，實現相位比較；