專利名稱：220千伏有源光纖電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)中高壓線路上的有源光纖電流測量儀器。
在電力系統(tǒng)中，要求對高壓線路上的電流進行測量的儀器，同時要與低壓側(cè)有良好的絕緣。
迄今為止，傳統(tǒng)電流互感器在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于這種電流互感器需要一次繞組和二次繞組高壓絕緣，使用了本來與測量沒有直接關(guān)系的附加裝置，如瓷介質(zhì)絕緣子、充油充氣等，使得電流互感器體積龐大、重量增加、耗材增多，還有爆炸的危險；同時由于上述原因，使得電流互感器安裝困難，所占空間很大，不易拆卸和維護，成本很高。
本發(fā)明的目的是提供一種絕緣性能很好、同時重量很輕的適于高壓線路上應(yīng)用的有源光纖電流測量儀器。
本發(fā)明所說的有源光纖電流互感器的構(gòu)成如

圖1和圖2所示。
它包括光纖合成絕緣子、高壓側(cè)部分和低壓側(cè)部分；高壓側(cè)部分為在被測電流母線1上設(shè)置有一個用來采集高壓線路上電流信號的電流互感器2，電流互感器2的二次回路中設(shè)置有將母線上的電流按比例轉(zhuǎn)換成電壓取樣電阻3，取樣電阻3所取得的電壓信號輸出到前置放大器4，前置放大器4對電壓進行放大以提高信噪比；前置放大器4的輸出端與電壓頻率轉(zhuǎn)換器5的輸入端相連接，電壓頻率轉(zhuǎn)換器5將電壓信號按與電流成比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成頻率信號；電壓頻率轉(zhuǎn)換器5的輸出端與驅(qū)動電路6相連接，驅(qū)動電路6為將頻率信號轉(zhuǎn)換成光信號的電光變換裝置；驅(qū)動電路6與光源7相連接，由光源7發(fā)出的光信號經(jīng)光纖電纜8和光纖合成絕緣子9發(fā)送到光電探測器10；低壓側(cè)部分為光電探測器10的輸出端與頻率電壓轉(zhuǎn)換器11的輸入端相連接，頻率電壓轉(zhuǎn)換器11將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換，又轉(zhuǎn)換成了與高壓線路上電流大小成比例的電壓信號；在頻率電壓轉(zhuǎn)換器11的輸出端可設(shè)置放大電路12，在放大電路12的輸出端連接有用于消除相差的移相器13；移相器13的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置14相連接。
本實用新型所說的有源光纖電流互感器的原理為電流互感器2將高壓母線上的電流變成合適的電流，經(jīng)取樣電阻3轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)前置放大處理后，送到電壓頻率轉(zhuǎn)換器5，變成了與電流成正比的頻率信號，由于頻率信號抗干擾性非常好，適于遠距離傳輸。
上述頻率信號經(jīng)光源驅(qū)動電路6及光源7，即形成了適用于光纖傳輸?shù)墓庑盘枴?br> 光信號經(jīng)光纖合成絕緣子9到達低壓側(cè)的光電探測器10，回到了頻率信號，經(jīng)頻率電壓轉(zhuǎn)換，又轉(zhuǎn)換成了與高壓線路上電流大小成比例的電壓信號。為了消除相差，設(shè)置了移相器13。
本實用新型所說的數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置14由真有效值轉(zhuǎn)換器15、模數(shù)轉(zhuǎn)換器16、微機17和顯示器18組成。
上述信號為了適于計算機采樣，并減少模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)占用微機(μp)的時間，在數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置14中采用真有效值轉(zhuǎn)換器15與數(shù)模轉(zhuǎn)換器16相聯(lián)接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器16與微機17相聯(lián)接，經(jīng)微機控制A/D采樣，對數(shù)據(jù)進行處理和通過顯示器18顯示。
本發(fā)明所述的有源光纖電流互感器的特征和優(yōu)點是1、結(jié)合光電子、微機等新技術(shù)，技術(shù)先進，可靠性很高，利用了光纖良好的絕緣性能以及等電勢原理，低壓側(cè)與高壓側(cè)無直接的電聯(lián)系。
2、采用了大規(guī)模和低功耗集成電路，特別是在電壓頻率轉(zhuǎn)換器(V/FC)的選擇上，采用了同步V/FC(SVFC)電路，這種電路與一般的V/F比較，非常穩(wěn)定，其滿量程只決定于時鐘。時鐘我們采用了晶體振蕩器，而這種振蕩器是非常穩(wěn)定的。使得器件個數(shù)很少，整個高壓側(cè)部分體積很小、重量很輕。
3、對于傳感頭機械結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，采用了優(yōu)化的方法，可實現(xiàn)對電路及電流互感器的屏蔽，且易于散熱，同時傳感頭內(nèi)填充硅橡膠并密封。
整個儀器是上述各功能電路電流單元的有機的結(jié)合，它們協(xié)調(diào)地工作，可實現(xiàn)對高壓線路的安全準確測量，達到本發(fā)明的目的和要求。
附圖1有源光纖電流互感器電路原理圖；附圖2電流互感器的機械結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明的最佳實例示于附圖1和附圖2，根據(jù)該圖研制的光纖電流互感器的技術(shù)指標經(jīng)電力部武漢高壓研究所測試，結(jié)果如下額定電流500A精度0.2％重量20kg附圖1中設(shè)置有一個用來對上述有源器件提供能量的供電裝置，該供電裝置是在母線1上設(shè)置一個供電電流互感器19，其利用二次回路的信號經(jīng)整流和供電裝置20后，向前置放大器4、電壓頻率轉(zhuǎn)換器5、驅(qū)動電路6等提供電源。
附圖2所示的是本實用新型所述的有源光纖電流互感器的檢測部件機械結(jié)構(gòu)。即高壓側(cè)部分，包括采集信號電流互感器2和供電電流互感器19、連接排21、取樣電阻3、電子線路22、光纖電纜8及光纖連接扣23等組成。所說的連接排21呈“中”字型，在連接排21的中部有一腔室24，在腔室24中設(shè)置有取樣電阻3、電子線路22(包括前置放大電路4、電壓頻率轉(zhuǎn)換器5、驅(qū)動電路6、光源7和供電裝置20)；所說的互感器套2與19套在連接排21上。光纖電纜8通過光纖連接器23與電子線路22相連接。所說的光纖電纜8從電流互感器檢測部件中穿出后與光纖合成絕緣子9及光電探測器10相連接。
電流互感器的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是從滿足機械強度、防潮、保護內(nèi)部電子線路及取樣裝置、抗電磁干擾以及易于安裝等角度考慮。
如圖2所示，電流(由箭頭示意)通過互感器中心然后分流最后經(jīng)另一側(cè)連接排流出，這樣電子線路所在腔室的電磁干擾減至最低，而互感器外殼為鉛合金制造，既節(jié)約了成本，減輕了重量，同時又不產(chǎn)生渦流。
互感器2、19與電子線路分兩個腔室安裝，還有利于防止互感器熱量對電子線路產(chǎn)生不利影響，兩個腔室24都充滿硅橡膠，以進一步防潮和防震。光纖電纜8從電子線路腔室的一側(cè)小孔25引出，并用夾具26固定和密封。
權(quán)利要求1.一種有源光纖電流互感器，其特征在于，它包括光纖合成絕緣子、高壓側(cè)部分和低壓側(cè)部分；高壓側(cè)部分為在被測電流母線(1)上設(shè)置有用來采集高壓線路上電流信號的電流互感器(2)，在電流互感器(2)的二次回路中設(shè)置有取樣電阻(3)，取樣電阻(3)的電壓信號輸出端與前置放大器(4)，相連接，前置放大器(4)的輸出端與電壓頻率轉(zhuǎn)換器(5)的輸入端相連接，電壓頻率轉(zhuǎn)換器(5)的輸出端與驅(qū)動電路(6)相連接，驅(qū)動電路(6)與光源(7)相連接；由光源(7)發(fā)出的光信號經(jīng)光纖電纜(8)和光纖合成絕緣子(9)發(fā)送到光電探測器(10)；低壓側(cè)部分為光電探測器(10)的輸出端與頻率電壓轉(zhuǎn)換器(11)的輸入端相連接，在頻率電壓轉(zhuǎn)換器(11)的輸出端設(shè)置有放大電路(12)，在放大電路(12)的輸出端連接有用于消除相差的移相器(13)，移相器(13)的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置(14)相連接；此外，在高壓側(cè)部分中還設(shè)置有一個用來對有源器件提供能量的供電裝置，該供電裝置是在母線(1)上設(shè)置一個供電電流互感器(19)，和利用二次回路信號的整流和供電裝置(20)。
2.按照權(quán)利要求1所述的光纖電流互感器，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置(14)中，采用真有效值轉(zhuǎn)換器(15)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(16)相聯(lián)接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(16)與微機(17)相聯(lián)接，微機(17)與顯示器(18)相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的光纖電流互感器，其特征在于，所說的有源光纖電流互感器的檢測部件結(jié)構(gòu)，即高壓側(cè)部分，包括采集信號電流互感器(2)和供電電流互感器(19)、連接排(21)、取樣電阻(3)、電子線路(22)、光纖電纜(8)及光纖連接器(23)組成。在所說的連接排(21)的中部有一腔室(24)，在腔室(24)中設(shè)置有取樣電阻(3)、電子線路(22)，所說的電子線路(22)包括前置放大電路(4)、電壓頻率轉(zhuǎn)換器(5)、驅(qū)動電路(6)、光源(7)和供電裝置(20)；所說的采樣互感器套(2)與供電互感器(19)套在連接排(21)上。光纖電纜(8)通過光纖連接器(23)與電子線路(22)相連接。
專利摘要一種有源光纖電流互感器,包括光纖合成絕緣子、高壓側(cè)和低壓側(cè)部分。由電流互感器,取樣電阻,前置放大器,電壓頻率轉(zhuǎn)換器,驅(qū)動電路,光源,光纖合成絕緣子,光電探測器,頻率電壓轉(zhuǎn)換器,放大電路,移相器與數(shù)據(jù)采集處理及顯示裝置等依次相連接組成。利用了數(shù)字技術(shù)、光電子技術(shù)和微機技術(shù)進行電流信息的采集、傳輸檢測及數(shù)據(jù)處理,與現(xiàn)有技術(shù)相比,抗干擾性強,可靠性和絕緣性能高,重量輕,成本低,易于安裝、拆卸和維護,同時易與上位機通訊。
文檔編號H01F38/28GK2339994SQ9823572
公開日1999年9月22日 申請日期1998年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月9日
發(fā)明者張明明, 劉延冰, 于英三, 伍忠齊, 盧其本, 趙沃泉 申請人:華中理工大學(xué), 順德特種變壓器廠, 新會市大光明電業(yè)總公司