CN2339994Y - 220千伏有源光纤电流互感器 - Google Patents

Abstract

一种有源光纤电流互感器,包括光纤合成绝缘子、高压侧和低压侧部分。由电流互感器,取样电阻,前置放大器,电压频率转换器,驱动电路,光源,光纤合成绝缘子,光电探测器,频率电压转换器,放大电路,移相器与数据采集处理及显示装置等依次相连接组成。利用了数字技术、光电子技术和微机技术进行电流信息的采集、传输检测及数据处理,与现有技术相比,抗干扰性强,可靠性和绝缘性能高,重量轻,成本低,易于安装、拆卸和维护,同时易与上位机通讯。

Description

220千伏有源光纤电流互感器

本实用新型涉及一种电力***中高压线路上的有源光纤电流测量仪器。

在电力***中，要求对高压线路上的电流进行测量的仪器，同时要与低压侧有良好的绝缘。

迄今为止，传统电流互感器在电力***中得到广泛应用。由于这种电流互感器需要一次绕组和二次绕组高压绝缘，使用了本来与测量没有直接关系的附加装置，如瓷介质绝缘子、充油充气等，使得电流互感器体积庞大、重量增加、耗材增多，还有***的危险；同时由于上述原因，使得电流互感器安装困难，所占空间很大，不易拆卸和维护，成本很高。

本发明的目的是提供一种绝缘性能很好、同时重量很轻的适于高压线路上应用的有源光纤电流测量仪器。

本发明所说的有源光纤电流互感器的构成如图1和图2所示。

它包括光纤合成绝缘子、高压侧部分和低压侧部分；高压侧部分为：在被测电流母线1上设置有一个用来采集高压线路上电流信号的电流互感器2，电流互感器2的二次回路中设置有将母线上的电流按比例转换成电压取样电阻3，取样电阻3所取得的电压信号输出到前置放大器4，前置放大器4对电压进行放大以提高信噪比；前置放大器4的输出端与电压频率转换器5的输入端相连接，电压频率转换器5将电压信号按与电流成比例关系转换成频率信号；电压频率转换器5的输出端与驱动电路6相连接，驱动电路6为将频率信号转换成光信号的电光变换装置；驱动电路6与光源7相连接，由光源7发出的光信号经光纤电缆8和光纤合成绝缘子9发送到光电探测器10；低压侧部分为：光电探测器10的输出端与频率电压转换器11的输入端相连接，频率电压转换器11将光信号转换成电信号，经频压转换，又转换成了与高压线路上电流大小成比例的电压信号；在频率电压转换器11的输出端可设置放大电路12，在放大电路12的输出端连接有用于消除相差的移相器13；移相器13的输出端与数据采集处理及显示装置14相连接。

本实用新型所说的有源光纤电流互感器的原理为：电流互感器2将高压母线上的电流变成合适的电流，经取样电阻3转换成电压，经前置放大处理后，送到电压频率转换器5，变成了与电流成正比的频率信号，由于频率信号抗干扰性非常好，适于远距离传输。

上述频率信号经光源驱动电路6及光源7，即形成了适用于光纤传输的光信号。

光信号经光纤合成绝缘子9到达低压侧的光电探测器10，回到了频率信号，经频率电压转换，又转换成了与高压线路上电流大小成比例的电压信号。为了消除相差，设置了移相器13。

本实用新型所说的数据采集处理及显示装置14由真有效值转换器15、模数转换器16、微机17和显示器18组成。

上述信号为了适于计算机采样，并减少模数转换(A/D)占用微机(μp)的时间，在数据采集处理及显示装置14中采用真有效值转换器15与数模转换器16相联接，数模转换器16与微机17相联接，经微机控制A/D采样，对数据进行处理和通过显示器18显示。

本发明所述的有源光纤电流互感器的特征和优点是：

1、结合光电子、微机等新技术，技术先进，可靠性很高，利用了光纤良好的绝缘性能以及等电势原理，低压侧与高压侧无直接的电联系。

2、采用了大规模和低功耗集成电路，特别是在电压频率转换器(V/FC)的选择上，采用了同步V/FC(SVFC)电路，这种电路与一般的V/F比较，非常稳定，其满量程只决定于时钟。时钟我们采用了晶体振荡器，而这种振荡器是非常稳定的。使得器件个数很少，整个高压侧部分体积很小、重量很轻。

3、对于传感头机械结构上的设计，采用了优化的方法，可实现对电路及电流互感器的屏蔽，且易于散热，同时传感头内填充硅橡胶并密封。

整个仪器是上述各功能电路电流单元的有机的结合，它们协调地工作，可实现对高压线路的安全准确测量，达到本发明的目的和要求。

附图1：有源光纤电流互感器电路原理图；

附图2：电流互感器的机械结构示意图。

本发明的最佳实例示于附图1和附图2，根据该图研制的光纤电流互感器的技术指标经电力部武汉高压研究所测试，结果如下：

额定电流：500A

精度：0.2％

重量：20kg

附图1中设置有一个用来对上述有源器件提供能量的供电装置，该供电装置是在母线1上设置一个供电电流互感器19，其利用二次回路的信号经整流和供电装置20后，向前置放大器4、电压频率转换器5、驱动电路6等提供电源。

附图2所示的是本实用新型所述的有源光纤电流互感器的检测部件机械结构。即高压侧部分，包括采集信号电流互感器2和供电电流互感器19、连接排21、取样电阻3、电子线路22、光纤电缆8及光纤连接扣23等组成。所说的连接排21呈“中”字型，在连接排21的中部有一腔室24，在腔室24中设置有取样电阻3、电子线路22(包括前置放大电路4、电压频率转换器5、驱动电路6、光源7和供电装置20)；所说的互感器套2与19套在连接排21上。光纤电缆8通过光纤连接器23与电子线路22相连接。所说的光纤电缆8从电流互感器检测部件中穿出后与光纤合成绝缘子9及光电探测器10相连接。

电流互感器的机械结构设计是从满足机械强度、防潮、保护内部电子线路及取样装置、抗电磁干扰以及易于安装等角度考虑。

如图2所示，电流(由箭头示意)通过互感器中心然后分流最后经另一侧连接排流出，这样电子线路所在腔室的电磁干扰减至最低，而互感器外壳为铅合金制造，既节约了成本，减轻了重量，同时又不产生涡流。

互感器2、19与电子线路分两个腔室安装，还有利于防止互感器热量对电子线路产生不利影响，两个腔室24都充满硅橡胶，以进一步防潮和防震。光纤电缆8从电子线路腔室的一侧小孔25引出，并用夹具26固定和密封。

Claims (3)

1、一种有源光纤电流互感器，其特征在于，它包括光纤合成绝缘子、高压侧部分和低压侧部分；高压侧部分为：在被测电流母线(1)上设置有用来采集高压线路上电流信号的电流互感器(2)，在电流互感器(2)的二次回路中设置有取样电阻(3)，取样电阻(3)的电压信号输出端与前置放大器(4)，相连接，前置放大器(4)的输出端与电压频率转换器(5)的输入端相连接，电压频率转换器(5)的输出端与驱动电路(6)相连接，驱动电路(6)与光源(7)相连接；由光源(7)发出的光信号经光纤电缆(8)和光纤合成绝缘子(9)发送到光电探测器(10)；低压侧部分为：光电探测器(10)的输出端与频率电压转换器(11)的输入端相连接，在频率电压转换器(11)的输出端设置有放大电路(12)，在放大电路(12)的输出端连接有用于消除相差的移相器(13)，移相器(13)的输出端与数据采集处理及显示装置(14)相连接；此外，在高压侧部分中还设置有一个用来对有源器件提供能量的供电装置，该供电装置是在母线(1)上设置一个供电电流互感器(19)，和利用二次回路信号的整流和供电装置(20)。

2、按照权利要求1所述的光纤电流互感器，其特征在于，所说的数据采集处理及显示装置(14)中，采用真有效值转换器(15)与数模转换器(16)相联接，数模转换器(16)与微机(17)相联接，微机(17)与显示器(18)相连接。

3、按照权利要求1所述的光纤电流互感器，其特征在于，所说的有源光纤电流互感器的检测部件结构，即高压侧部分，包括采集信号电流互感器(2)和供电电流互感器(19)、连接排(21)、取样电阻(3)、电子线路(22)、光纤电缆(8)及光纤连接器(23)组成。在所说的连接排(21)的中部有一腔室(24)，在腔室(24)中设置有取样电阻(3)、电子线路(22)，所说的电子线路(22)包括前置放大电路(4)、电压频率转换器(5)、驱动电路(6)、光源(7)和供电装置(20)；所说的采样互感器套(2)与供电互感器(19)套在连接排(21)上。光纤电缆(8)通过光纤连接器(23)与电子线路(22)相连接。

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