[发明专利]基于可调光衰减器的母线电流检测方法及电流互感器设备

说明书

技术领域

本发明属于电力系统监测和保护领域。特别涉及一种电力系统中的基于可调光衰减器的母线电流检测方法及电流互感器设备。

背景技术

互感器是电力系统中的重要设备，其精度和可靠性与电力系统的安全性、可靠性和经济运行密切相关。传统互感器以电磁式互感器为主，随着科技不断地发展，电磁式互感器在运行中暴露出一系列严重错误，包括结构复杂，造价高，易饱和以及铁磁谐振测量不准确等。随着我国电网运行电压等级的提高，传统互感器绝缘结构的设计变的极其复杂，其成本、体积也随之急剧增加

经过几十年的发展，电子式互感器和光学电流互感器（OCT）逐渐取代电磁式互感器。它与传统互感器相比，具有以下优点：绝缘结构简单，体积小、重量轻；测量准确度高；不存在磁饱和与铁磁谐振问题，能在很大的电流与电压变化范围内以高速、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压；可以装入成套电装置中，适应未来集成化发展；适应了继电保护装置的发展。

目前，针对光学电流互感器而言，按是否需要一次电源，主流的OCT可分为纯光学型（无源）和混合型（有源）两大类。在20世纪60年代，人们就开始对纯光学电流互感器进行探索，利用法拉第原理测量电流和利用普克尔效应测量电压的方法是最直接的，装置也最简单、精度也相对较高，因此它的应用范围很广。但是由于存在很强的光波动性，纯光学电流互感器测量稳定性很差。

相对于这一点混合型光学电流互感器技术相对成熟，其检测精度和可靠性经受了实际工程的考验，具有广阔的应用前景。但是由于高压端需要“一次电源”供能，增加了系统的成本与复杂度。在众多一次电源方案中，激光光纤供能方案无疑是最佳选择。但是由于目前激光光纤供能技术被国际少数几家大公司（如JDSU）所垄断，其产品价格居高不下，增加了系统成本，制约了国内电力行业的发展。

因此，如何减少高压端的功耗，降低高压区设计的复杂度和成本，是混合型OCT技术发展的一个重要方向。燕山大学提出了新型的基于激光光纤供能的混合型OCT方案。一次端通过采用电流脉冲宽度调制以及脉冲宽度调制技术（PWM-PPM），显著降低了一次端的功耗。2005年，加拿大英属哥伦比亚大学和Nxtphase公司联合提出了一种基于LiNbO₃晶体和Rogowski线圈的混合OCT方案，其一次端的功耗可降为零。但是受晶体非线性和无源积分电路的影响，其实际精度并不理想。

发明内容

本发明针对现有电子式互感器存在的功耗高、测量不稳定问题，提出了能够降低功耗、提高测量精度的一种基于可调光衰减器的母线电流检测方法及电流互感器设备。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种基于可调光衰减器的母线电流检测方法,分别由监测光源和传感光源产生监测光和传感光，所述传感光经过可调光衰减器后进行光电转换，同时，利用第一光纤耦合器和第二光纤耦合器分别采集可调光衰减器的输入光信号和输出光信号并对输入光信号和输出光信号进行光电转换，利用一次电流传感器获取高压线上的电流信号并产生一次电流传感信号，再对一次电流传感信号与经光电转换后的输入光信号、输出光信号进行差分运算，再通过比例、积分和微分电路进行调节，产生新的驱动信号并用于驱动可调光衰减器，可调光衰减器的输出光及监测光分别经过光电转换后输入至单片机，产生与高压线上的电流信号成正比的二次电流信号。