CN105068033A - 一种光电式电流互感器的校验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电式电流互感器的校验装置及其方法，所述的校验装置包括电压源、远动模块和信号采集模块；电压源用于产生模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器输出信号的电压信号，该电压信号为电压模拟量；电压源与远动模块相连形成虚拟测量通道；远动模块将所述的电压模拟量转换成光信号，该光信号作为校验用的基准信号通过光纤传输至待校验的光电式电流互感器光电转换器。信号采集模块为与待校验的光电式电流互感器光电转换器连接的电力控制系统或电力保护系统。该光电式电流互感器的校验装置及其方法易于实施，成本低，校准精度高。

Description

一种光电式电流互感器的校验装置及其方法

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，涉及一种光电式电流互感器的校验装置及其方法。

背景技术

随着(特)高压直流输电技术的推广，光电式电流互感器在电力系统中的应用也越来越多。光电式电流互感器所测量得到的数据作为(特)高压直流输电最重要的状态量，直接参与高压直流输电控制与保护功能运算，对(特)高压直流输电安全稳定运行影响重大。若开展直流控制保护系统现场校验，更无法避开对光电式电流互感器所在测量通道进行虚负荷校验。目前常用的光电式电流互感器传输原理一般如附图1所示，由光电流传感器和光数字转换器组成，如ABB生产的DOCT4000。光电流传感器位于高压线路上，将所测量一次电流值转换为光信号，通过光纤传输至光数字转换器。光电流传感器主要由两部分组成，远动模块和测量模块(罗戈夫斯基线圈或直流分流器)，如附图2，每个远动模块与一个或多个测量模块连接构成一个测量通道。其中测量模块，无论是罗戈夫斯基线圈或直流分流器，其特性均是输出电压与所测量的一次电流成正比。远动模块则是将测量模块输出的小电压信号转化光信号，传输至远方。光数字转换器位于控制或保护室内将光信号转换数字信号，通过数据网络直接送给相应的控制、保护装置。目前的光电式电流互感器光电转换多采用私有协议，且技术保密，无法对光信号进行有效解析。故在光数字转换器前端施加光信号量的方法也无法实现。目前对光电式电流互感器所在测量通道施加虚拟量的方法只能在一次侧施加电流模拟量。但这方法需要拆接一次线路、使用能输出大电流的功率源，耗时、耗力、安全风险大。更重要的一点是，受加量设备容量的限制，采用一次侧施加模拟量的方法一般最大只能施加等同额定运行电流大小的模拟量，不能完全满足直流控制保护系统现场校验的需要(最大需5倍额定电流)。

现有的针对电流互感器的校验方法较多，但一般是针对交流的电子式电流互感器，如公开号为CN101408597A的电流互感器带电校验的方法，其申请号为CN200710046987；再如申请号为CN201120439554.3的专利公开的一种高压电流互感器在线校验装置；这些校验装置和方法均无法应用于光电式的电流互感器。

因此，有必要设计一种光电式电流互感器的校验装置及其方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光电式电流互感器的校验装置及其方法，该光电式电流互感器的校验装置及其方法易于实施，成本低，校准精度高。

发明的技术解决方案如下：

一种光电式电流互感器的校验装置，包括电压源、远动模块(用于将电压模拟量转换成光信号)、光电转换器和信号采集模块；光电转换器为待校验的光电式电流互感器的光电转换器；电压源用于产生模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器输出信号的电压信号，该电压信号为电压模拟量；电压源与远动模块相连形成虚拟测量通道；远动模块将所述的电压模拟量转换成光信号，该光信号作为校验用的基准信号通过光纤传输至光电转换器，光电转换器与信号采集模块相连；信号采集模块用于读取光电转换器输出的数字信号。

所述的远动模块与待校验的光电式电流互感器本身具有的远动模块的型号相同。

电压源的输出电压的范围是0-10v。

信号采集模块为电力控制系统或电力保护系统。即优选是采用现有的电力控制系统或电力保护系统，这样不必要另外增加投资，不必另外使用其他的电路或仪器设备来读取数据，成本最低，也最方便。

用于产生模拟信号的电压源准确度(即精度)为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV。

一种光电式电流互感器的校验方法，采用前述的光电式电流互感器的校验装置，通过电压源和远动模块组成的虚拟测量通道模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器，从而对待校验的光电式电流互感器实施校验。

用于产生模拟信号的电压源准确度为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV。

设待测光电式电流互感器的光电流传感器输出的额定电压为U，额定电流值为I；

所述的校验过程为：

设定电压源的输出电压值为u＝K*U；*表示相乘，K为系数，K为0.5到10之间的数；

将电压源的输出电压加载在远动模块，从光电转换器的输出端获取测量值i；将i与K*I作比较并计算误差，若误差小于预设阈值，则验证通过，否则验证不通过。

K取值为0.5或1-10之间的任一整数。

作为优选，K取值为5，预设阈值为I的10％。

本发明的核心构思是在光电式电流互感器二次侧施加模拟量，具体包括以下步骤：(1)、选用同厂家同型号的远动模块，与被委托的光电式电流互感器光数字转换器通过光纤连接；(2)、选用可输出小电压信号的高精度标准源与远动模块连接构成一个虚拟测量通道；(3)、高精度标准源输出所需施加的电压模拟量至远动模块；(4)、远动模块可将电压模拟量转换所需的光信号，通传输至光数字转换器；(5)、光数字转换器将光信号转换数字信号送相关控制、保护装置使用。

有益效果：

本发明的光电式电流互感器的校验装置及其方法，其核心是在光电式电流互感器二次侧施加模拟量，可完全满足直流控制保护系统现场校验的需要。

本发明具有以下突出的特点：

(1)、接线简单。无需对一次线路和二次设备进行拆装，只需将控制或保护室内被委托的光电式电流互感器光数字转换器前端的光纤拔下，插入加量用光纤即可，反之，则恢复。

(2)、器件或设备(如电压源和远动模块)获取方便。所选用的远动模块可直接从被厂家委托的光电式电流互感器购入，其自带光电转换协议与被委托的光电式电流互感器一致，不涉及技术保密；所选用的可输出小电压信号的高精度标准源为市场成熟设备，获取方便。

(3)、可施加量大。对于各种光电式电流互感器，5倍额定电流对应的二次侧电压量均不超过10V。高精度标准源可完全满足需求，即施加等同于5倍一次额定电流的模拟量。

(4)、安全风险小。整个加量实施过程可在被委托的光电式电流互感器光数字转换器所在控制或保护室内完成，且过程中也不会出现危及人身、设备安全的大电流、大电压的情况。

(5)当采用现有的电力控制系统或电力保护系统作为信号采集模块时，能直接在显示界面获取读数，成本最低，也最方便。这也是本发明的关键点之一。

附图说明

图1为光电式电流互感器原理框图；

图2为光电流传感器构成图；

图3为本发明一实施例实施图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

如图3，一种光电式电流互感器的校验装置，包括电压源、远动模块(用于将电压模拟量转换成光信号)、光电转换器和信号采集模块；

光电转换器为待校验的光电式电流互感器的光电转换器；

电压源用于产生模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器输出信号的电压信号，该电压信号为电压模拟量；

电压源与远动模块相连形成虚拟测量通道；

远动模块将所述的电压模拟量转换成光信号，该光信号作为校验用的基准信号通过光纤传输至光电转换器，光电转换器与信号采集模块相连；信号采集模块用于读取光电转换器输出的数字信号。

所述的远动模块与待校验的光电式电流互感器本身具有的远动模块的型号相同。

电压源的输出电压的范围是0-10v。

信号采集模块为电力控制系统或电力保护系统。即优选是采用现有的电力控制系统或电力保护系统。

一种光电式电流互感器的校验方法，采用前述的光电式电流互感器的校验装置，通过电压源和远动模块组成的虚拟测量通道模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器，从而对待校验的光电式电流互感器实施校验。

用于产生模拟信号的电压源准确度为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV。

设待测光电式电流互感器的光电流传感器输出的额定检测电压为U，额定电流值为I；

所述的校验过程为：

设定电压源的输出电压值为u＝K*U；*表示相乘，K为系数，K为0.5到10之间的数；

将电压源的输出电压加载在远动模块，从光电转换器的输出端获取测量值i；将i与K*I作比较并计算误差，若误差小于预设阈值，则验证通过，否则验证不通过。

本发明的实施步骤为如下：

(1)、选用与被委托的光电式电流互感器光电流传感器同厂家同型号的远动模块，与被委托的光电式电流互感器光数字转换器通过光纤连接；

(2)、选用可输出小电压信号的高精度标准源与远动模块连接构成一个虚拟测量通道；

(3)、高精度标准源输出所需施加的电压模拟量至远动模块；

(4)、远动模块可将电压模拟量转换所需的光信号，通过光纤传输至被委托的光电式电流互感器光数字转换器；

(5)、被委托的光电式电流互感器光数字转换器将来自远动模块的光信号转换为数字信号，有现有的送控制装置或保护装置读取该数字信号，计算误差并实施验证。

一个具体的校验实例如下：

对某换流站直流极母线光电式电流互感器(ABBDOCT4000型)开展校验工作。该换流站额定直流电流为3000A，对应光电式电流互感器的光电流传感器输出的电压信号(即额定检测电压U)为1.66V。具体实施步骤为如下：

(1)、选用与ABBDOCT4000型光电式电流互感器远动模块(与待校验的同厂家同型号)，与待校验的光电式电流互感器光数字转换器通过光纤连接；

(2)、选用输出电压范围为0-10V，准确度为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV的电压源，并与远动模块连接构成一个虚拟测量通道；

(3)、电压源输出值1.66V；此时为1倍额定检测电压U；

(4)、待校验的光电式电流互感器光数字转换器输出数字信号3010.3A。此步骤为验证1倍额定检测电压U的输出情况。

(5)、调整电压源输出至8.3V；此时为5倍额定检测电压U；

(6)、待校验的光电式电流互感器光数字转换器输出数字信号15021.2A。

校验标准：5倍额定电流的条件下，检测值的误差不超过额定电流值的10％(在此处为3000A*10％＝300A)。

由于误差为15021-15000＝21A，小于300A，因此，验证通过，说明该光电式电流互感器工作正常。

Claims (10)

1.一种光电式电流互感器的校验装置，其特征在于，包括电压源、远动模块、光电转换器和信号采集模块；

光电转换器为待校验的光电式电流互感器的光电转换器；

电压源用于产生模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器输出信号的电压信号，该电压信号为电压模拟量；

电压源与远动模块相连形成虚拟测量通道；

远动模块将所述的电压模拟量转换成光信号，该光信号作为校验用的基准信号通过光纤传输至光电转换器，光电转换器与信号采集模块相连；信号采集模块用于读取光电转换器输出的数字信号。

2.根据权利要求1所述的光电式电流互感器的校验装置，其特征在于，所述的远动模块与待校验的光电式电流互感器本身具有的远动模块的型号相同。

3.根据权利要求1所述的光电式电流互感器的校验装置，其特征在于，电压源的输出电压的范围是0-10v。

4.根据权利要求1所述的光电式电流互感器的校验装置，其特征在于，信号采集模块为电力控制系统或电力保护系统。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光电式电流互感器的校验装置，其特征在于，用于产生模拟信号的电压源准确度为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV。

6.一种光电式电流互感器的校验方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的光电式电流互感器的校验装置，通过电压源和远动模块组成的虚拟测量通道模拟待校验的光电式电流互感器的光电流传感器，从而对待校验的光电式电流互感器实施校验。

7.根据权利要求6所述的光电式电流互感器的校验方法，其特征在于，用于产生模拟信号的电压源准确度为0.01％，分辨率为0.1mV，调节细度为1mV。

8.根据权利要求7所述的光电式电流互感器的校验方法，其特征在于，

设待测光电式电流互感器的光电流传感器输出的额定电压为U，额定电流值为I；

所述的校验过程为：

设定电压源的输出电压值为u＝K*U；*表示相乘，K为系数，K为0.5到10之间的数；

将电压源的输出电压加载在远动模块，从光电转换器的输出端获取测量值i；将i与K*I作比较并计算误差，若误差小于预设阈值，则验证通过，否则验证不通过。

9.根据权利要求8所述的光电式电流互感器的校验方法，其特征在于，K取值为0.5或1-10之间的任一整数。

10.根据权利要求8所述的光电式电流互感器的校验方法，其特征在于，K取值为5，预设阈值为I的10％。