CN105445522A - 一种高可靠性全光纤电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高可靠性全光纤电流互感器，机体包括至少两套独立电路，至少两套独立光路，两套或多套独立电路之间有通讯交换接口；两套或多套设备之间可通过硬切换和软切换实现独立电路数据的交叉输出；两套或多套独立设备之间可实现无缝平滑切换。本发明采用备份方式(双备份或者多备份)及切换技术(硬切换、软切换)，能提高设备在网运行的持续运行时间，从而提高设备综合可靠性；备份与主份之间可通过切换实现数据源的变化，简化了故障处理流程，加快故障修复速度。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统自动化技术领域的光纤电流互感器术，特别涉及一种高可靠性全光纤电流互感器。
背景技术
全光纤电流互感器敏感部分采用全光纤器件，具有绝缘性好，抗电磁干扰性能好、测量范围大、响应频带宽、可测量交直流、安装维护方便等优点，正在成为电子式电流互感器发展的趋势。
由于采用较多光学器件，受外部环境影响较大，且在之前现场挂网实际运行过程中，全光纤电流互感器也暴露出故障率较高的问题，严重影响了全光纤电流互感器产品的推广和应用。
为了避免全光纤电流互感器在网运行过程中的故障，导致电网大面积停电问题，需要在电网中使用高可靠性的电流互感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可靠性全光纤电流互感器，旨在解决目前光纤电流互感器故障率较高导致电网故障的问题。
为此，本发明采用以下技术方案：一种高可靠性全光纤电流互感器，包括机体，机体包括至少两套独立电路，至少两套独立光路，两套或多套独立电路之间有通讯交换接口；两套或多套设备之间可通过硬切换和软切换实现独立电路数据的交叉输出；两套或多套独立设备之间可实现无缝平滑切换。
所述独立电路包括但不限于状态监控电路、参数配置电路、前置放大电路、模数转换器、控制器、数模转换器、反馈放大电路、接口电路。该电路能完成电流互感器的调制解调、数据输出、状态监控、参数配置等主要功能。
所述独立光路包括光源、环形器、起偏器、波导、延迟环、玻片、传感环、探测器。该部分主要完成电流信号敏感、光信号调制及传输、光电转换等功能。
所述独立电路之间的通讯交换接口，主要是两套或者多套独立电路之间进行数据和信息交换接口，是实现软切换控制的关键路径。
所述硬切换是指通过更换独立电路与数据用户之间通过更换通讯线缆的连接对应关系，切换不同独立电路输出数据与数据用户之间的连接。该切换适用于独立电路出现任何类型故障的场合切换。
所述软切换是指独立电路中的程序改变独立电路输出接口输出数据的来源，达到不同独立电路之间的数据实现交换，输出接口固定不变的目的。在某一个独立电路出现故障时，且故障处不在控制器及通讯接口时，可通过后台设置，将另外一路独立电路的数据，通过故障电路通讯接口发送。
所谓无缝平滑切换是指主独立电路在正常工作时，其余独立电路通过独立电路之间的交换接口，将主独立电路的数据与其测试数据进行实时修正和同步，让输出数据与主独立电路时刻保持一致；当主独立电路发生故障时，可以立即切换到备份独立电路。切换前后数据由于经过修正，不会出现跳变，能够实现平滑切换。
所述硬切换和软切换，可以实现主独立电路向其余电路切换，也可实现其余电路向主独立电路切换。切换过程可通过后台配置，也可通过软件自动切换，是否自动切换可通过后台配置。
所述独立电路，在网运行时，均正常上电工作，处于热备份状态。
所述高可靠性全光纤电流互感器，两套或者多套电路和光路，均封装在同一个结构中，然后将结构插接在标准机箱中。
本发明具有以下有益效果：1)本发明采用备份方式(双备份或者多备份)及切换技术(硬切换、软切换)，能提高设备在网运行的持续运行时间，从而提高设备综合可靠性；2)备份与主份之间可通过切换实现数据源的变化，简化了故障处理流程，加快故障修复速度；3)备份与主份之间可通过软切换实现无缝切换，其中一个设备故障后，不影响电流互感器在网运行；4)两套或多套电路和光路封装在同一结构中，外观上为一台电流互感器，节省了安装空间。5)主份与备份电路之间通过采用软件自动修正同步技术，实现各路输出数据均相同。
附图说明
图1为本发明电路双备份示意图；
图2为本发明光路双备份示意图；
图3为本发明双备份未切换时输出与用户连接示意图；
图4为本发明双备份硬切换时输出与用户连接示意图；
图5为本发明双备份软切换时输出与用户连接示意图；
其中，1、主份电路，11、主电源，12、主状态监控电路，13、主参数配置电路，14、主前置放大电路，15、主模数转换器，16、主控制器，17、主数模转换器，18、主反馈放大电路，
1、备份电路，21、备电源，22、备状态监控电路，23、备参数配置电路，24、备前置放大电路，25、备模数转换器，26、备控制器，27、备数模转换器，28、备反馈放大电路，
2、主份光路，31、主探测器，32、主光源，33、主环形器，34、主起偏器，35、主波导，36、主延迟环，37、主玻片，38、主传感环，
3、备份光路，41、备探测器，42、备光源，43、备环形器，44、备起偏器，45、备波导，46、备延迟环，47、备玻片，48、主传感环，
4、主接口，6、备接口，7、主用户，8、备用户。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明一种高可靠性全光纤电流互感器做进一步的说明。
如图1所示为本发明一种高可靠性全光纤电流互感器电路双备份示意图，图中包含主份电路1和备份电路2，其中主份电路1采用主电源11供电，主份电路包括但不限于主状态监控电路12、主参数配置电路13、主前置放大电路14、主模数转换器15、主控制器16、主数模转换器17、主反馈放大电路18；备份电路2采用备电源21供电，包括但不限于备状态监控电路22、备参数配置电路23、备前置放大电路24、备模数转换器25、备控制器26、备数模转换器27、备反馈放大电路28；
主控制器16与备控制器26之间有通讯接口，该通讯接口可以为并口或者串口形式，握手信号可以采用专用控制信号线，也可以帧编码进行握手。该通讯接口可以用于两个控制器之间进行数据、状态和控制信号等的交换。
主份电路1和备份电路2的供电系统和信号处理链路完全独立，其中任何一路出现故障而停止工作时，不影响其余电路的正常工作。
如图2所示为本发明一种高可靠性全光纤电流互感器光路双备份示意图，图中包含主份光路3和备份光路4，其中主份光路包括但不限于主光源32、主环形器33、主起偏器34、主波导35、主延迟环36、主玻片37、主传感环38、主探测器31；备份光路4包括但不限于备光源42、备环形器43、备起偏器44、备波导45、备延迟环46、备玻片47、备传感环48、备探测器41；
主份光路3和备份光路4在空间上与功能上完全独立，互不影响对方工作。其中任何一路出现故障而停止工作时，不影响其余光路的正常工作。
如图3所示为本发明一种高可靠性全光纤电流互感器双备份未切换时输出与用户连接示意图，主接口5与主用户7相连接，备接口6与备用户8相连接。主接口5输出主光路3与主电路1产生的数据；备接口6输出备光路4与备电路2产生的数据；主用户7与备用户8指需要使用光纤电流互感器数据的设备，如果没有备用户8，备接口(6)可以不连接。
如图4所示为本发明一种高可靠性全光纤电流互感器双备份硬切换时输出与用户连接示意图，硬切换是指通过人为更改硬件达到数据切换目的，适用于发生任何故障时，主备份的切换。其中主接口5与备用户8相连接，备接口6与备用户7相连接。主接口5输出主光路3与主电路1产生的数据；备接口6输出备光路4与备电路2产生的数据；通过该切换后，实现接收主数据与备数据输出用户的交换。
如图5所示为本发明一种高可靠性全光纤电流互感器双备份软切换时输出与用户连接示意图，软切换是指在主控制器16和备控制器26中实现数据切换，使得主接口5和备接口6在不改变物理连接的情况下，输出数据发生主备份切换。其中主接口5与主用户7相连接，备接口6与备用户8相连接。主接口5输出备光路4与备电路2产生的数据；备接口6输出输出主光路3与主电路1产生的数据；所有数据切换通过软件实现。
主份互感器与备份互感器之间，采用自动跟踪修正技术，让备份数据时刻保持与主份数据一致。备份互感器通过将自己测量结果与主份互感器测量结果进行对比，自动将自己测量结果修正到与主份相同。改修正实时在线进行。
通过修正之后的备份互感器，其测量结果与主份保持一致，在进行软切换时，可以实现无缝切换，即切换前后，互感器用户从数据上感觉不到切换进行，因此在其中一路互感器出现故障后，可以通过无缝软切换实现故障互感器隔离，使备份运行，提高了互感器设备的无故障持续运行时间，降低电网停电风险。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种高可靠性全光纤电流互感器，包括机体，其特征在于：机体包括至少两套独立电路，至少两套独立光路，两套或多套独立电路之间有通讯交换接口；两套或多套设备之间可通过硬切换和软切换实现独立电路数据的交叉输出；两套或多套独立设备之间可实现无缝平滑切换。
2.根据权利要求1所述的高可靠性全光纤电流互感器，其特征在于：
所述独立电路包括但不限于状态监控电路、参数配置电路、前置放大电路、模数转换器、控制器、数模转换器、反馈放大电路、接口电路。
3.根据权利要求1所述的高可靠性全光纤电流互感器，其特征在于：所述独立光路包括光源、环形器、起偏器、波导、延迟环、玻片、传感环、探测器。
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