[发明专利]一种基于磁光测量元件的相差保护方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于磁光测量元件的相差保护方法及系统，包括：将具有磁光效应的元件放置在靠近交流线路或电缆的附近；通过光纤给磁光元件输入恒定光强的偏振光；线路电流产生的磁场使偏振光的偏振面发生旋转，于是输出的偏振光经过检偏器后光强发生变化，周期性的交流电流产生周期性变化的光强；通过比较两端光强的波形相位实现相差保护。本发明采用相差原理，只需要测量光强相位，对于幅值的测量精度要求不高，因此振动、温度变化等对磁光元件幅值测量精度的影响不会造成保护性能下降。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于磁光测量元件的相差保护方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电力系统的发展，电网的短路容量不断提高。发生短路故障时，传统的电磁式电流互感器容易饱和，二次侧电流发生严重畸变，导致继电保护装置难以正确动作。因此，近年来非传统电流互感器得到了大量关注。其中，基于法拉第磁光效应的光学电流互感器，由于无磁饱和问题、抗电磁干扰能力强等独特的优点而受到重视。但是光学电流互感器的测量精度易受温度变化、外界振动等环境因素以及内部光学器件和光学回路的工艺水平影响，导致光学电流互感器实现方案复杂、造价昂贵。

电流相位差动保护简称相差保护，是利用线路两端电流的相位比较进行故障判断的一种纵联保护，其原理简单，具有良好的性能。

发明人在研究中发现，早期相差高频保护采用模拟量方式实现相位比较；现代微机保护可以采用相位计算比较技术或者数字相位比较技术。随着光纤通道的普及，电流差动保护逐步得到推广应用。但是相差保护原理简单，对电流互感器性能、通信通道等的要求不高，在一些应用场合具有优势。

例如在有源配电网中的应用，随着分布式电源大量接入，配电网变为一个复杂多变的有源网络，传统的三段式电流保护难以满足要求。而方向电流保护、距离保护需要电压量，纵联保护需要通信通道，受配电网条件限制，这些保护的使用都受到极大限制。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于磁光测量元件的相差保护方法，本发明只需要测量光强相位，对于幅值的测量精度要求不高，因而避免了磁光元件受外界振动、温度变化等影响而造成保护性能下降。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种基于磁光测量元件的相差保护方法，包括：

将具有磁光效应的元件放置在靠近交流线路或电缆的附近；

通过光纤给磁光元件输入恒定光强的偏振光；

线路电流产生的磁场使偏振光的偏振面发生旋转，于是输出的偏振光经过检偏器后光强发生变化，周期性的交流电流产生周期性变化的光强；

通过比较两端光强的波形相位实现相差保护。

进一步的技术方案，所述具有磁光效应的元件是基于法拉第磁光效应的光学元件。

进一步的技术方案，所述输出的偏振光的光强波形是在一个恒定值的基础上，减去一个正弦量而形成的具有周期性的波形；

其中，该恒定值由输入光强决定，正弦量的基波频率和相位与线路电流的基波频率和相位相同。

进一步的技术方案，输出光强经探测器转变成电压信号后滤波，输出电压的基波分量，其频率与相位与线路电流的基波频率与相位相同；

应用相差保护判据，比较被保护线路两侧出射光强的基波相位，实现基于磁光测量元件的相差保护。

进一步的技术方案，交流线路或电缆两端具有磁光效应的元件测量的光强信号，就地转换成数字量，通过通信通道传递给对端，实现相位比较；