專利名稱：電子式電流互感器光纖溫度補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電流互感器，是一種用于1IOKV及以下電力系統(tǒng)中的電流參 數(shù)的測(cè)量裝置，供電力系統(tǒng)的電氣測(cè)量、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置之用，尤其是一種電 流互感器的溫度補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
電流互感器是電力系統(tǒng)中一個(gè)及其重要的器件，它起到測(cè)量和變換一次系統(tǒng)電 流、隔離一次系統(tǒng)高壓的作用。目前電力系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的電磁式電流互感，技術(shù)也已經(jīng) 十分成熟，其中鐵芯式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式等多種結(jié)構(gòu)為主。但是隨著 電力系統(tǒng)中電壓等級(jí)的不斷提高以及保護(hù)要求的不斷完善，變電站的智能化升級(jí)改造及電 力系統(tǒng)向數(shù)字化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器的一些問(wèn)題也就日益暴露出來(lái)，主要 缺點(diǎn)有(1)電磁式電流互感器含有鐵芯，所以動(dòng)態(tài)范圍小、使用頻帶窄，而且存在鐵磁諧 振。(2) 二次側(cè)不能開(kāi)路，否則將產(chǎn)生的高壓對(duì)設(shè)備造成危害，甚至危及人身安全。(3)體積大、成本大，而且易燃、易爆。電子式電流互感器與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器比較主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)電 子式電流互感器采用玻璃光纖等絕緣材料來(lái)傳輸信息，在強(qiáng)電磁環(huán)境中能夠保證信號(hào)的精 確性和可靠性，具有優(yōu)良的絕緣性能以及很強(qiáng)的抗電磁干擾性能。(2)無(wú)鐵芯，消除了鐵磁諧振和磁飽和等問(wèn)題，而且線性度好，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大、頻 率寬、精度高。(3)體積小、成本低、重量輕、節(jié)約空間。(4)低壓端無(wú)開(kāi)路高壓危險(xiǎn)，沒(méi)有因充油而產(chǎn)生的易燃和易爆炸等危險(xiǎn)(5)適應(yīng)了計(jì)量和保護(hù)數(shù)字化以及微機(jī)化和自動(dòng)化發(fā)展的潮流。針對(duì)以上這些電子式電流互感器所表現(xiàn)出來(lái)的突出優(yōu)越性，可以看出電子式電流 互感器是大勢(shì)所趨，是傳統(tǒng)的電流互感器的理想替代品。目前較有應(yīng)用前景的是有源型電子式電流互感器，已經(jīng)有較多不同電壓等級(jí)的有 源型電子式電流互感器處于掛網(wǎng)試運(yùn)行階段。電子式電流互感器是一種高精度的電子測(cè)量裝置，目前還存在著大量需要完善的 問(wèn)題，如總體精度問(wèn)題，高壓端的供電問(wèn)題，可靠性問(wèn)題等等，期中環(huán)境溫度對(duì)精度及整機(jī) 性能的影響是大家共同關(guān)心的問(wèn)題。1IOKV以上的高壓電子式電流互感器一般都安裝在室外，運(yùn)行條件十分惡劣，一年 四季溫差很大，可達(dá)-30° C到+60° C，造成Rogowski線圈的骨架、線圈的膨脹或收縮，從 而對(duì)測(cè)量精度造成影響，溫度的變化對(duì)電子轉(zhuǎn)換單元、光纖傳送單元也造成測(cè)量精度上的 影響。因此對(duì)溫度變化造成的測(cè)量誤差，需要進(jìn)行系統(tǒng)性地補(bǔ)償，從事電子式電流互感器研 究的科研人員一直很重視，但由于電子式電流互感器的特殊性，一直沒(méi)有找到較好的辦法。發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的電子式電流互感器的不能有效進(jìn)行溫度測(cè)量并進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)?不足，本實(shí)用新型提供一種能有效測(cè)量溫度并進(jìn)行測(cè)量值溫度補(bǔ)償?shù)碾娮邮诫娏骰ジ衅鞴?纖溫度補(bǔ)償器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種電子式電流互感器光纖溫度補(bǔ)償器，所述電流互感器包括套裝在待測(cè)線路上 的電流測(cè)量線圈和取能線圈，所述電流測(cè)量線圈依次連接積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第 一 E/0轉(zhuǎn)換模塊，所述第一 E/0轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光纖連接第一 0/E轉(zhuǎn)換模塊，所述第一 0/E轉(zhuǎn) 換模塊連接電流運(yùn)算模塊，所述電流運(yùn)算模塊連接同步控制模塊，所述同步控制模塊連接 第二 E/0轉(zhuǎn)換模塊，所述第二 E/0轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光纖連接第二 0/E轉(zhuǎn)換模塊，所述第二 0/ E轉(zhuǎn)換模塊連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述取能系線圈連接所述懸浮電源，所述懸浮電源連接 所述積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第一 E/0轉(zhuǎn)換模塊；所述光纖溫度補(bǔ)償器包括半導(dǎo)體激 光器和波分復(fù)用器，所述半導(dǎo)體激光器與所述波分復(fù)用器連接，所述波分復(fù)用器與光纖連 接，所述波分復(fù)用器的兩路后向散射光通道接口分別依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大電路后于 高速數(shù)據(jù)采集卡連接，所述高速數(shù)據(jù)采集卡與所述電流運(yùn)算模塊連接，所述電流運(yùn)算模塊 包括用以根據(jù)電流測(cè)量線圈信號(hào)計(jì)算電流測(cè)量值的電流測(cè)量子模塊，用以根據(jù)光纖測(cè)溫計(jì) 算溫度的溫度測(cè)量子模塊，以及用以根據(jù)溫度補(bǔ)償表和測(cè)量溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償 子模塊；所述電流測(cè)量子模塊和溫度測(cè)量子模塊均與所述溫度補(bǔ)償子模塊連接。作為優(yōu)選的一種方案所述波分復(fù)用器為拉曼散射用波分復(fù)用器，所述半導(dǎo)體激 光器為脈沖激光器。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為在基本不增加本裝備電源負(fù)擔(dān)和裝備成本的前提下增 加溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。也就是如何充分利用現(xiàn)有各部分組成溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以達(dá)到提高測(cè)量精 度的目的。經(jīng)過(guò)充分研究，我們提出了利用現(xiàn)有光纖、半導(dǎo)體激光器、DSP及波分復(fù)用器等 組成一個(gè)溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要有光時(shí)域反射(OTDR)和光頻域反射(OFDR)兩種技術(shù)對(duì) 空間分布的溫度進(jìn)行測(cè)量。光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)應(yīng)是一項(xiàng)較為成熟的測(cè)量技術(shù)，其原如 圖2所示。圖中，傳播通道T和接收通道R為同一根光纖，此處為了能清楚說(shuō)明原理，故 表示成不同的兩條通道。光纖總長(zhǎng)為L(zhǎng)，考慮距離激光源為1的光纖前端F處，長(zhǎng)度為 dl的一段光纖。能量持續(xù)時(shí)間為Δ T的泵浦脈沖光注入光纖后，以速度ν (v=c / η，其中 C為真空中的光速，η為纖芯折射率，一般η=1. 5)在傳輸通道T中傳輸，傳播到d +Λ 段一部分能量μ彼損耗(《為入射光的單位長(zhǎng)度上的損耗系數(shù))；一部分能量被耦 合到接收通道R，然后以速度ν回到光電探測(cè)器處(Γ力單位長(zhǎng)度上的光后向散射系數(shù)，P 為后向散射因子)。假定光纖是均勻的，即《、Γ與光纖位置無(wú)關(guān)；同時(shí)還假定光纖在泵浦 光波長(zhǎng)和散射光波長(zhǎng)的損耗系數(shù)相等。經(jīng)過(guò)傳輸通道d ^1+dl段，光能量損失可表示為dET (I)I Et (!) = -ail⑴
4[0024]積分得S T (J) = B0 expc - α Γ)(2)因而從d —I +dl段耦合進(jìn)入接收通道的能量為CiEli(I) = ρΓΕ exp(—cd)di(3)這部分能量沿著接收通道R傳播，經(jīng)過(guò)距離后到達(dá)光電探測(cè)器處，被光電探測(cè)器 探測(cè)，此時(shí)能量變?yōu)?br> 權(quán)利要求1.一種電子式電流互感器光纖溫度補(bǔ)償器，所述電流互感器包括套裝在待測(cè)線路上的 電流測(cè)量線圈和取能線圈，所述電流測(cè)量線圈依次連接積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第 一 E/0轉(zhuǎn)換模塊，所述第一 E/0轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光纖連接第一 0/E轉(zhuǎn)換模塊，所述第一 0/E轉(zhuǎn) 換模塊連接電流運(yùn)算模塊，所述電流運(yùn)算模塊連接同步控制模塊，所述同步控制模塊連接 第二 E/0轉(zhuǎn)換模塊，所述第二 E/0轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光纖連接第二 0/E轉(zhuǎn)換模塊，所述第二 0/ E轉(zhuǎn)換模塊連接所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述取能系線圈連接所述懸浮電源，所述懸浮電源連接 所述積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第一 E/0轉(zhuǎn)換模塊；其特征在于所述光纖溫度補(bǔ)償器 包括半導(dǎo)體激光器和波分復(fù)用器，所述半導(dǎo)體激光器與所述波分復(fù)用器連接，所述波分復(fù) 用器與光纖連接，所述波分復(fù)用器的兩路后向散射光通道接口分別依次連接光電轉(zhuǎn)換器、 放大電路后于高速數(shù)據(jù)采集卡連接，所述高速數(shù)據(jù)采集卡與所述電流運(yùn)算模塊連接，所述 電流運(yùn)算模塊包括用以根據(jù)電流測(cè)量線圈信號(hào)計(jì)算電流測(cè)量值的電流測(cè)量子模塊，用以根 據(jù)光纖測(cè)溫計(jì)算溫度的溫度測(cè)量子模塊，以及用以根據(jù)溫度補(bǔ)償表和測(cè)量溫度進(jìn)行溫度補(bǔ) 償?shù)臏囟妊a(bǔ)償子模塊；所述電流測(cè)量子模塊和溫度測(cè)量子模塊均與所述溫度補(bǔ)償子模塊連 接。
2.如權(quán)利要求1所述的電子式電流互感器光纖溫度補(bǔ)償器，其特征在于所述波分復(fù) 用器為拉曼散射用波分復(fù)用器，所述半導(dǎo)體激光器為脈沖激光器。
專利摘要一種電子式電流互感器光纖溫度補(bǔ)償器，電流互感器包括套裝在待測(cè)線路上的電流測(cè)量線圈和取能線圈，電流測(cè)量線圈依次連接積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第一E/O轉(zhuǎn)換模塊，第一E/O轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)光纖連接第一O/E轉(zhuǎn)換模塊，第一O/E轉(zhuǎn)換模塊連接電流運(yùn)算模塊，電流運(yùn)算模塊連接同步控制模塊，取能系線圈連接懸浮電源，懸浮電源連接積分放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和第一E/O轉(zhuǎn)換模塊；半導(dǎo)體激光器與波分復(fù)用器連接，波分復(fù)用器與光纖連接，波分復(fù)用器的兩路后向散射光通道接口分別依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大電路后于高速數(shù)據(jù)采集卡連接，高速數(shù)據(jù)采集卡與電流運(yùn)算模塊連接。本實(shí)用新型能有效測(cè)量溫度并對(duì)測(cè)量電流值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01R19/32GK201909810SQ201020627998
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者鄭慧, 陳明軍, 陳繼煌, 黃飛騰 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)