一種基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸電網(wǎng)故障測距技術(shù)領域，特別是一種基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電網(wǎng)故障的快速、可靠檢測是實現(xiàn)智能電網(wǎng)安全可靠運行的主要功能之一，目前在我國IlOkV及以上電網(wǎng)中，中性點直接接地的變電站中廣泛采用了輸電線路故障測距系統(tǒng)，大多數(shù)是基于電磁式互感器來采集故障行波信號，使用硬電纜的方式將電磁式互感器輸出的模擬量接入行波測距裝置。當采集量增加和采集量改變時，相應的采集線路和接線必須加以調(diào)整，這增大了運行人員的工作量和系統(tǒng)出錯的幾率，己經(jīng)無法滿足數(shù)字化變電站的需求。
[0003]此外，實際運行結(jié)果表明，電磁式互感器在測距可靠性、精度以及系統(tǒng)優(yōu)化應用方面，還存在諸多問題:因傳感帶寬受限，存在磁飽和、動態(tài)測量精度差，在電網(wǎng)故障時不能正確傳變一次電流，原始故障波形信息不準確，導致測距系統(tǒng)測距結(jié)果的離散性很大，可以在數(shù)公里范圍波動；有的變電站使用傳統(tǒng)的通信手段，例如音頻撥號，這種模式存在占用通道、專線利用率低、通信不穩(wěn)定、時效性不好等問題；缺乏對智能變電站IEC61850協(xié)議的支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有的輸電線路故障測距系統(tǒng)采用電磁式互感器導致測距可靠性差、精度低無法滿足數(shù)字化變電站的需求等問題，提供一種基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)，采用光學電流互感器實現(xiàn)高保真行波采集，使用光纜的方式將數(shù)字信號傳輸至行波測距裝置，較大程度降低測距誤差，提高其可靠性和精度，并符合智能變電站的行波測距要求。本發(fā)明還涉及一種基于光學電流互感器的故障測距方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)，用于測定兩變電站之間的輸電線中的故障點的位置，其特征在于，包括在兩變電站內(nèi)均設置依次連接的光學電流互感器、行波測距裝置、交換機和時鐘采集裝置，所述各光學電流互感器均包括通過第一光纜相互連接的光學電流互感器敏感單元和光學電流互感器采集單元，所述各光學電流互感器敏感單元分別設置在輸電線的兩端，所述各光學電流互感器采集單元的行波信號輸出端通過第二光纜連接同一變電站內(nèi)的行波測距裝置的輸入端，所述故障測距系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理主站，兩變電站的各行波測距裝置的輸出端均通過第三光纜輸入至數(shù)據(jù)處理主站。
[0007]所述輸電線為三相輸電線，所述三相輸電線的兩端均設置三個光學電流互感器，各變電站內(nèi)的三個光學電流互感器敏感單元分別設置在三相輸電線的三相端，各變電站內(nèi)的三個光學電流互感器采集單元的行波信號輸出端均連接同一變電站內(nèi)的行波測距裝置的輸入端。
[0008]所述光學電流互感器為全光纖電流互感器，所述光學電流互感器敏感單元包括傳感光纖環(huán)，輸電線端穿過所述傳感光纖環(huán)的內(nèi)部。
[0009]所述各光學電流互感器均為全光纖電流互感器，所述各光學電流互感器敏感單元均包括傳感光纖環(huán)，各變電站內(nèi)的三相輸電線端對應穿過三個傳感光纖環(huán)的內(nèi)部。
[0010]所述光學電流互感器選擇采樣頻率為200KHZ?2MHz的光學電流互感器。
[0011 ] 所述光學電流互感器的采樣頻率為500KHZ或1MHz。
[0012]一種基于光學電流互感器的故障測距方法，用于測定兩變電站之間的輸電線中的故障點的位置，其特征在于，在輸電線兩端的各變電站均通過光學電流互感器采集輸電線上的電流行波信息，并且各變電站均采用行波測距裝置，在各變電站均采集時間信息后通過各自的行波測距裝置向各自的光學電流互感器發(fā)送同步時鐘，各光學電流互感器將采集的電流行波信息傳給各自的行波測距裝置，各行波測距裝置輸出帶有時間戳的電流行波數(shù)據(jù)并統(tǒng)一發(fā)送至數(shù)據(jù)處理主站進行數(shù)據(jù)處理，由數(shù)據(jù)處理主站獲取故障行波數(shù)據(jù)并計算故障距離，完成故障點的定位。
[0013]各光學電流互感器通過內(nèi)部的光學電流互感器敏感單元對輸電線上高頻電流信號進行感應，基于法拉第磁光效應產(chǎn)生相位差，再由光學電流互感器內(nèi)部的光學電流互感器采集單元采集攜帶相位信息的光并轉(zhuǎn)化成電流行波信息輸出；各變電站均通過連接天線的時間采集裝置采集時間信息并送到交換機，各行波測距裝置從交換機獲取到時間信息后向光學電流互感器采集單元發(fā)送同步時鐘，各光學電流互感器采集單元將電流行波信息傳給各自的行波測距裝置。
[0014]當輸電線為三相輸電線時，在三相輸電線的兩端均設置三個光學電流互感器，將各變電站內(nèi)的三個光學電流互感器敏感單元分別設置在三相輸電線的三相端，各變電站內(nèi)的三個光學電流互感器采集單元均輸出電流行波信息至各自變電站內(nèi)的行波測距裝置。
[0015]光學電流互感器將電流行波信息按照IEC61850協(xié)議傳給各自的行波測距裝置；
[0016]和/或，數(shù)據(jù)處理主站將獲取到的電流變化率大的片段作為故障行波數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0018]本發(fā)明提供的基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)，在兩變電站內(nèi)均設置依次連接的光學電流互感器、行波測距裝置、交換機和時鐘采集裝置，還包括設置在兩變電站之間的數(shù)據(jù)處理主站，各部件配合工作，每個變電站中的光學電流互感器敏感單元對輸電線上高頻電流信號進行感應，基于法拉第磁光效應并配合光學電流互感器采集單元最終輸出電流行波信號，采用具有高帶寬特性的光學電流互感器能夠?qū)崿F(xiàn)高保真電流行波信號采集，光學電流互感器采集單元通過光纜與行波測距裝置相連以進行兩部件的雙向信號傳輸，時間采集裝置將時間信息送到交換機，行波測距裝置從交換機獲取到時間信息，從而給光學電流互感器采集單元發(fā)送同步時鐘，光學電流互感器采集單元將采集的電流行波信息傳輸給行波測距裝置，兩變電站的行波測距裝置輸出帶有時間戳的電流行波數(shù)據(jù)并通過光纜發(fā)送至數(shù)據(jù)處理主站進行簡單方便的數(shù)據(jù)處理，獲取故障行波數(shù)據(jù)并計算故障距離，完成故障點的定位。采用光學電流互感器進行故障測距避免了傳統(tǒng)的輸電線路故障測距系統(tǒng)采用電磁式互感器由于其性質(zhì)導致的測距可靠性差、精度低無法滿足數(shù)字化變電站的需求等問題，光學電路互感器實現(xiàn)高保真電流行波信號采集，使用光纜的方式能夠提高通訊效率，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單容易實現(xiàn)，準備方便地進行輸電線故障測距，可以使得行波測距的誤差相對于傳統(tǒng)行波測距系統(tǒng)誤差有較大程度降低，提高了其可靠性和測距精度，并符合智能變電站的行波測距要求。
[0019]本發(fā)明提供的基于光學電流互感器的故障測距方法，與上述基于光學電流互感器的故障測距系統(tǒng)向?qū)?，可以理解為是實現(xiàn)該故障測距系統(tǒng)的方法，該方法通過在在輸電線兩端的各變電站均通過光學電流互感器采集輸電線上的電流行波信息，配合各變電站均采用行波測距裝置且最終各行波測距裝置輸出帶有時間戳的電流行波數(shù)據(jù)，各變電站帶有時間戳的電流行波數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送至一數(shù)據(jù)處理主站進行數(shù)據(jù)處理，由數(shù)據(jù)處理主站獲取故障行波數(shù)據(jù)并計算故障距離，完成故障點的定位，避免了現(xiàn)有技術(shù)的弊端，通過光學電路互感器實現(xiàn)高保真電流行波信號采集，降低行波測距的誤差，準備方便地進行輸電線故障測距。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)