CN103064052B - 光学互感器校准及运行监测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学互感器校准及运行监测方法和系统，解决了测量不便的问题，包括计算机、校准模块、在线运行监测模块、电流发生模块、合并单元、CT电气单元、FOCT光缆、GIS、等安匝线缆及等安匝光纤敏感环，电流发生模块产生电流信号，等安匝线缆放大穿过等安匝光纤敏感环的电流信号，标校模块采集等安匝线缆中的电流信号作标准信号，并接收经合并单元组帧后的CT电气单元在同一时刻接收到的被测电流，打包发送给在线运行监测模块，在线运行监测模块对接收数据处理获得被校光学互感器的比差值、角差值，送至计算机。本发明实现了可实现在不断电的情况下对光学互感器的性能指标的实时监测，且安全、校准精度高、速度快、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种设备测量技术，更确切地说涉及一种互感器的校准及监测技术。
背景技术
智能电网是国家战略性新兴产业之一，互感器是电力系统中电能计量和继电保护的重要设备，其长期稳定性、可靠性、安全性与电力系统的安全、稳定运行密切相关。传统电磁感应式互感器基于电磁感应原理，应用已有一百多年的历史，但它们存在易燃、易爆等缺点，已不能满足新型电力系统发展的需求。
电子式电压互感器与传统的电磁式互感器相比具有高精度，高线性度，宽频带，体积小，重量轻等优点。电子式电压互感器可以根据需要输出低压模拟量和数字量，可直接用于微机保护和电子式计量设备，而且能实现在线检测和故障诊断，适应了电力系统数字化、智能化和网络化的需要。
光学互感器是当前新一代的传感器。它具有安全、可靠、智能、精确、低碳等优点，是传统互感器无可比拟的，替代传统互感器在智能电网上的广泛应用也是必然的趋势。光学互感器的性能指标就直接影响着智能电网的安全、可靠及社会经济效益。目前的光学互感器校准技术都需要变电站现场断电、给电，给测量带来很大的不便。因此对光学互感器进行可靠的、方便的现场校准技术是亟待研究和开发的新技术。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足提供一种光学互感器校准及运行监测方法，可实现在不断电的情况下，对光学互感器进行安全、精确的校准及运行状态的实时监测。
本发明的第二目的在于提供实施上述方法的光学互感器校准及运行监测系统。
本发明的第一目的是这样实现的：其包括以下步骤：
1、设置等安匝光纤敏感环，其包括等安匝线缆、光纤、光纤出线口、敏感环本体、衬板、密封圈、线缆进线口、线缆盲段接地螺钉、绝缘盖；光纤通过光纤出线口在敏感环本体内进行缠绕；在缠绕有光纤的敏感环本体上安装衬板，衬板配合密封圈密封光纤；等安匝线缆通过线缆进线口在衬板上对称缠绕三处，每处缠绕100～300圈，并连接线缆盲段接地螺钉；在敏感环本体上下两面安装绝缘盖；
2、设置电流发生模块，其产生电流信号，输出至等安匝线缆；
3、设置校准模块，采集等安匝线缆中的电流信号；
4、校准模块内部利用高频时钟产生一个秒脉冲，输出给合并单元；
5、合并单元输出同步信号到CT电气单元；
6、CT电气单元发出光信号感应等安匝光纤敏感环上的电流信号，并经过FOCT光缆传输回CT电气单元，接收到合并单元提供的同步信号后，将对应时标采集到的数据处理后组帧发送给合并单元；
7、合并单元在接收到校准模块发送的秒脉冲后，把CT数据组帧发送给校准模块；
8、校准模块读取合并单元发送的数据，将自己采集到的电流值和对应的CT电气单元电流值打包发给在线运行监测模块；
9、在线运行监测模块收到校准模块发送的数据后，找到相同帧号的电流数据，比较后得到比差值、角差值；
10、在线运行监测模块将得出的比差值、角差值通过以太网传送到计算机上。
本发明的第二目的是这样实现的：包括计算机、校准单元、合并单元、CT电气单元、FOCT光缆、GIS、等安匝光纤敏感环、等安匝线缆；所述的校准单元包括校准模块、在线运行监测模块、电流发生模块；所述的等安匝光纤敏感环安装在GIS 内；电流发生模块产生电流信号，输出至等安匝线缆；校准模块分别与合并单元、在线运行监测模块相连，在线运行监测模块连接计算机；合并单元与CT电气单元相连；CT电气单元通过FOCT光缆感应等安匝光纤敏感环上的电流信号。
校准模块通过与合并单元和CT电气单元进行时标对准，将同一时刻CT电气单元采集到的电流信号通过光纤连接经合并单元处理后采集到等安匝线缆中的电流信号。
由上述技术方案可知，本发明通过将校准模块、合并单元和CT电气单元进行同步，校验模块和光学互感器测量得到相同时刻的电流值，通过计算机就能监测比差值、角差值的变化，从而得到光学互感器的性能指标，实现在不断电的情况下，对光学互感器进行安全、精确的校准及运行状态的实时监测，且速度快、效率高，完全满足智能电网安全、稳定运行的要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明等安匝光纤敏感环的结构示意图。
图3是本发明等安匝光纤敏感环的剖视图。
图1中，1.计算机，2.校准模块，3.在线运行监测模块，4.电流发生模块，5.校准单元，6.合并单元，7.CT电气单元，8.FOCT光缆，9.GIS，10.等安匝光纤敏感环。
图2、3中，11.等安匝线缆，12.光纤，13.光纤出线口，14.敏感环本体，15.衬板，16. 密封圈，17.线缆进线口，18.线缆盲段接地螺钉，19.绝缘盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的光学互感器校准及运行监测系统包括：计算机1、校准单元5、合并单元6、CT电气单元7、FOCT光缆8、GIS9、等安匝光纤敏感环10，所述的校准单元5包括校准模块2、在线运行监测模块3、电流发生模块4。所述的GIS9是气体绝缘组合电器设备，用于安装等安匝光纤敏感环10。
如图2、3所示，所述的等安匝光纤敏感环10包括等安匝线缆11，光纤12，光纤出线口13，敏感环本体14，衬板15，密封圈16，线缆进线口17，线缆盲段接地螺钉18， 绝缘盖19。光纤12经由光纤出线口13进出等安匝光纤敏感环10，在敏感环本体14内进行缠绕；在缠绕有光纤12的敏感环本体14上安装衬板15，衬板15配合密封圈16密封光纤12，进行防护；等安匝线缆11经线缆进线口17进入等安匝光纤敏感环10，在衬板15上对称缠绕三处，每处缠绕100～300圈，并连接线缆盲段接地螺钉18，进行接地处理；等安匝线缆11缠绕的具体圈数根据等安匝光纤敏感环10的大小而定，比如等安匝光纤敏感环10直径为300mm时，缠绕150圈左右；在敏感环本体14上下两面安装绝缘盖19，对等安匝光纤敏感环10进行绝缘和防护。
电流发生模块4产生电流信号，输出至等安匝光纤敏感环10里的等安匝线缆11；校准模块2分别与合并单元6、在线运行监测模块3相连，在线运行监测模块3连接计算机1；合并单元6与CT电气单元7相连；CT电气单元7通过FOCT光缆8感应等安匝光纤敏感环10上的电流信号；校准模块2通过与合并单元6和CT电气单元7进行时标对准，将同一时刻CT电气单元4采集到的电流信号通过光纤连接经合并单元6处理后采集到等安匝线缆11中的电流信号。
本发明利用上述的光学互感器校准及运行监测系统实现了对光学互感器的校准及在线运行监测：
1、电流发生模块4产生1～2A的电流信号，输出至等安匝线缆11。
2、校准模块2采集等安匝线缆11中的电流信号。
3、校准模块2内部利用高频时钟产生一个秒脉冲，占空比为3：7，以从无光到有光为对齐点，并输出给合并单元6，同时标校模块2由秒脉冲分频得到频率为4000Hz的同步信号，用0～3999表示，记作时标，以秒脉冲从无光到有光沿开始计数，依次递增，到3999后重新计数。标校模块2在同步信号的下降沿进入中断采集数据。
4、合并单元6接收到标校模块2发出的秒脉冲后也分频得到一个4000Hz的同步信号，并输出给CT电气单元7。可见，标校模块2和合并单元6相同时标所对应同步信号的下降沿是对齐的。
5、CT电气单元7发出光信号感应敏感环10上的电流信号，并经过FOCT光缆8传输回CT电气单元7，在接收到合并单元6提供的同步信号后，在时标为N同步信号下降沿进入中断采集电流数据，该电流数据实际为（N+t）时刻的电流值，t<1，然后利用前一个周期采集的电流数据作差值，作为当前同步信号下降沿时刻的电流值，然后组帧发送给合并单元6。
6、合并单元6在时标为(N+1）同步信号下降沿进入中断，接收到CT电气单元7在时标为N时发送的数据，在接收到校准模块发送的秒脉冲后，然后把自身当前时标和CT数据一起组帧发送给标校模块2。
7、校准模块2在时标为（N+2)周期下降沿进入中断读取合并单元6在(N+1)发送的数据，利用（N+2）周期和(N+1）周期的数据作差值得到（N+2）周期下降沿的电流值，然后标校模块2把自身时标、自身采集到的电流值、接收到合并单元6的时标和对应的CT电气单元7电流值打包发给在线运行监测模块3。
8、在线运行监测模块3收到校准模块2发送的数据后，找到相同帧号的电流数据，比较后得到比差值、角差值。
9、在线运行监测模块3将得出的比差值、角差值通过以太网传送到计算机1上。
10、通过计算机1就能监测比差值、角差值的变化，从而得到光学互感器的性能指标。
Claims (2)
1.一种光学互感器校准及运行监测方法，包括以下步骤：
（1）设置等安匝光纤敏感环(10)，其包括等安匝线缆(11)、光纤(12)、光纤出线口(13)、敏感环本体(14)、衬板(15)、密封圈(16)、线缆进线口(17)、线缆盲段接地螺钉(18)、绝缘盖(19)；光纤(12)通过光纤出线口(13)在敏感环本体(14)内进行缠绕；在缠绕有光纤(12)的敏感环本体(14)上安装衬板(15)，衬板(15)配合密封圈(16)密封光纤(12)；等安匝线缆(11)通过线缆进线口(17)在衬板(15)上对称缠绕三处，每处缠绕100-300圈，并连接线缆盲段接地螺钉(18)；在敏感环本体(14)上下两面安装绝缘盖(19)；
（2）设置电流发生模块(4)，其产生电流信号，输出至等安匝线缆(11)；
（3）设置校准模块(2)，采集等安匝线缆(11)中的电流信号；
（4）校准模块(2)内部利用高频时钟产生一个秒脉冲，输出给合并单元(6)；
（5）合并单元(6)输出同步信号到CT电气单元(7)；
（6）CT电气单元(7)发出光信号感应等安匝光纤敏感环(10)上的电流信号，并经过FOCT光缆(8)传输回CT电气单元(7)，接收到合并单元(6)提供的同步信号后，将对应时标采集到的数据处理后组帧发送给合并单元(6)；
（7）合并单元(6)在接收到校准模块(2)发送的秒脉冲后，把CT数据组帧发送给校准模块(2)；
（8）校准模块(2)读取合并单元(6)发送的数据，将自己采集到的电流值和对应的CT电气单元(7)电流值打包发给在线运行监测模块(3)；
（9）在线运行监测模块(3)收到校准模块(2)发送的数据后，找到相同帧号的电流数据，比较后得到比差值、角差值；
（10）在线运行监测模块(3)将得出的比差值、角差值通过以太网传送到计算机(1)上。
2.一种光学互感器校准及运行监测系统，包括计算机(1)、校准单元(5)、合并单元(6)、CT电气单元(7)、FOCT光缆(8)、GIS(9)、等安匝光纤敏感环(10)；所述的校准单元(5)包括校准模块(2)、在线运行监测模块(3)、电流发生模块(4)； 所述的等安匝光纤敏感环(10)安装在GIS (9)内；
电流发生模块(4)产生电流信号，输出至等安匝线缆(11)；校准模块(2)分别与合并单元(6)、在线运行监测模块(3)相连，在线运行监测模块(3)连接计算机(1)；合并单元(6)与CT电气单元(7)相连；CT电气单元(7)通过FOCT光缆(8)感应等安匝光纤敏感环(10)上的电流信号；
其特征在于：
所述的等安匝光纤敏感环(10) 包括等安匝线缆(11)、光纤(12)、光纤出线口(13)、敏感环本体(14)、衬板(15)、密封圈(16)、线缆进线口(17)、线缆盲段接地螺钉(18)、绝缘盖(19)；光纤(12)通过光纤出线口(13)在敏感环本体(14)内进行缠绕；在缠绕有光纤(12)的敏感环本体(14)上安装衬板(15)，衬板(15)配合密封圈(16)密封光纤(12)；等安匝线缆(11)通过线缆进线口(17)在衬板(15)上对称缠绕三处，每处缠绕100-300圈，并连接线缆盲段接地螺钉(18)；在敏感环本体(14)上下两面安装绝缘盖(19)。
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