CN106154011A - 智能隔离断路器用电子式电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能隔离断路器用电子式电流互感器，它包括互感器主体和传输回路，其特征在于：所述传输回路包括电子式电流互感器一次传感器(11)、光纤转换装置(12)、光纤刻槽空心复合绝缘子(13)和电子式电流互感器转换器(14)，所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)上下两端的光纤以插接或者熔接的方式分别与所述光纤转换装置(12)和电子式电流互感器转换器(14)中的光纤进行对接。本发明采用智能隔离断路器的支撑绝缘子作为光纤传输载体，省去了悬式光纤绝缘子，减少了智能隔离断路器的故障点，提高了智能隔离断路器现场运行的安全性和可靠性。

Description

智能隔离断路器用电子式电流互感器

技术领域

本发明设计智能电网，特别涉及智能隔离断路器用电子式电流互感器的新型光纤传输方法。

背景技术

随着智能电网以及智能变电站建设的不断深入，智能隔离断路器的应用越来越广泛，而与之配套使用的集成安装于智能隔离断路器的电子式电流互感器也得到了广泛的应用。电子式电流互感器的一次传感器安装于智能隔离断路器的高电位侧，转换器部分安装于地电位侧，光纤是连接电子式电流互感器一次部分和二次部分的部件，在一次部分和二次部分之间传输能量或数据；由于一次部分和二次部分之间存在高电位差，同时光纤起到电气隔离一次部分和二次部分的作用。

由于智能隔离断路器电子式电流互感器一次部分和二次部分之间存在高电位差且光纤本身较脆弱，因此无法将光纤直接从一次部分传输至二次部分，必须采取措施增加光纤的爬电距离并给予光纤一定的保护。

目前，智能隔离断路器电子式电流互感器常规的光纤传输方法是采用单独的悬式光纤绝缘子为载体用作光纤的专门传输通道，如图1所示，现有技术的智能隔离断路器电子式电流互感器常规光纤传输方法。集成安装电子式电流互感器后的智能隔离断路器由隔离断路器灭弧室1、隔离断路器支撑绝缘子2、电子式电流互感器一次传感器3、光纤转换装置4、悬式光纤绝缘子5和转换器6等六部分组成。

对于有源电子式电流互感器，光纤转换装置为数据采集单元，转换器为合并器，数据采集单元将一次传感器输出的小的电压信号就地进行模数转换，并把经过模数转换后的采样值通过光纤经悬式光纤绝缘子传输至合并器，此光纤为常规非保偏光纤，光纤与数据采集单元和合并器的连接方式往往是采取插接的方式。

对于无源电子式电流互感器，光纤转换装置为光纤熔接盒，转换器为光源和采集器，在光纤熔接盒中将一次传感器的光纤和悬式光纤绝缘子中的光纤进行熔接，以此将一次传感器的光纤传输至悬式光纤绝缘子的下端，然后与光源和采集器中的光纤再次进行熔接。此光纤为保偏光纤，光纤与一次传感器和转换器的连接方式为熔接。

现有智能隔离断路器用电子式电流互感器光纤传输方法采用单独的悬式光纤绝缘子为载体用作光纤的专门传输通道，其缺点主要有一下几点：

1)增加了智能隔离断路器的体积，集成化程度不高。智能电网的发展方向之一就是一次设备小型化、集成化设计，悬式光纤绝缘子的采用无疑不利于智能隔离断路器小型化、集成化设计。

2)悬式光纤绝缘子改变了智能隔离断路器绝缘结构和电场分布。智能隔离断路器经过绝缘结构和电场分布优化设计后，其绝缘结构和电场分布已处于最佳状态，悬式光纤绝缘子改变了智能隔离断路器原有的绝缘结构和电场分布，将对智能隔离断路器的一次绝缘产生不利影响。

3)悬式光纤绝缘子增加了智能隔离断路器的故障点。悬式光纤绝缘子本身的设计或质量缺陷将会导致智能隔离断路器发生故障，为智能隔离断路器产生新的故障点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的发明目的就是在存在高电位差和光纤本身较脆弱的条件下，将光纤从智能隔离断路器电子式电流互感器的一次部分传输至二次部分，在不改变智能隔离断路器原有绝缘结构和电场分布，以及不增加智能隔离断路器元件和体积的前提下，采用集成化设计的方法和思路，解决电子式电流互感器光纤传输的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种智能隔离断路器用电子式电流互感器，它包括互感器主体和传输回路，其特征在于：所述传输回路包括电子式电流互感器一次传感器11、光纤转换装置12、光纤刻槽空心复合绝缘子13和电子式电流互感器转换器14，所述光纤刻槽空心复合绝缘子13上下两端的光纤以插接或者熔接的方式分别与所述光纤转换装置12和电子式电流互感器转换器14中的光纤进行对接。

上述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其进一步特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器一次传感器11为罗氏线圈和低功率线圈，罗氏线圈和低功率线圈通过电缆输出小电压信号至所述光纤转换装置12；对于无源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器一次传感器11为全光纤电流传感器、磁光玻璃电流传感器或晶体阀电流传感器，传感器的接口为保偏光纤，在所述光纤转换装置12中以熔接的方式与所述光纤刻槽空心复合绝缘子13上端的保偏光纤进行对接。

上述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其进一步特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述光纤转换装置12为数据采集单元，数据采集单元将所述电子式电流互感器一次传感器11输出的小电压信号就地进行模数转换并通过常规非保偏光纤输出采样值，在所述光纤转换装置12中经过插接的方式与所述光纤刻槽空心复合绝缘子13上端传输能量和数据的光纤进行对接，传输的能量来自于所述电子式电流互感器转换器14中的激光电源；对于无源电子式电流互感器，所述光纤转换装置12为光纤熔接盒，在光纤熔接盒中将所述电子式电流互感器一次传感器11的保偏光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子13上端的保偏光纤进行熔接。

上述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其进一步特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器转换器14为带激光电源的合并器，所述电子式电流互感器转换器14的光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子13中的光纤以插接或者熔接的方式进行对接；对于无源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器转换器14为光源和采集器，所述电子式电流互感器转换器14的光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子13中的光纤以插接或者熔接的方式进行对接。

上述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其进一步特征在于：所述光纤刻槽空心复合绝缘子13在空心复合绝缘子的环氧玻璃钢筒133外壁以螺旋状至上而下贯穿性刻槽，将光纤131预埋至此槽中，采用真空注胶和高温硫化的工艺将硅橡胶伞裙134固化在环氧玻璃钢筒133外壁，硅橡胶伞裙134起到固定和保护光纤131的作用，密封槽135位于光纤出孔的内侧，光纤出孔的外侧为端部金具132；

对于有源电子式电流互感器，所述光纤刻槽空心复合绝缘子13中预埋的光纤为常规非保偏光纤，在上端采以插接的方式与所述光纤转换装置12中的光纤进行对接，在下端采以插接的方式与电子式电流互感器转换器14中的光纤进行对接；对于无源电子式电流互感器，所述光纤刻槽空心复合绝缘子13中预埋的光纤为保偏光纤，在上端采以熔接的方式在光纤转换装置12中与所述电子式电流互感器一次传感器11的保偏光纤进行对接，在下端以熔接的方式与电子式电流互感器转换器14中的保偏光纤进行对接。

所诉光纤刻槽空心复合绝缘子13作为智能隔离断路器一次本体的支撑绝缘子，同时起到光纤传输载体的作用。既可传输用于有源电子式电流互感器的常规非保偏光纤，又可传输用于无源电子式电流互感器的保偏光纤。光纤以螺旋状预埋在空心复合绝缘子的伞

综上所述，本发明具有以下优点：

1)采用智能隔离断路器的支撑绝缘子作为光纤传输载体，省去了悬式光纤绝缘子，减少了智能隔离断路器的故障点，提高了智能隔离断路器现场运行的安全性和可靠性。

2)提高了智能隔离断路器集成化和小型化的程度，使得智能隔离断路器占地面积小、绝缘裕度高，符合智能变电站发展的要求和趋势。

3)光纤刻槽空心复合绝缘子采用真空注胶和高温硫化生产工艺，不影响智能隔离断路器绝缘结构和电场分布以及密封结构，安全可靠。

4)智能隔离断路器用电子式电流互感器新型光纤传输方法，既能传输常规非保偏光纤，又能传输保偏光纤；既适用于无源电子式电流互感器，又适用于无源电子式电流互感器。

5)光纤对接的方式灵活，既可采用插接的对接方式，又可采用熔接的对接方式。

附图说明

图1，现有技术的智能隔离断路器电子式电流互感器常规光纤传输方法。

图中，1为隔离断路器灭弧室；2为隔离断路器支撑绝缘子；3为电子式电流互感器一次传感器；4为光纤转换装置；5为悬式光纤绝缘子；6为转换器。

图2，本发明的智能隔离断路器用电子式电流互感器结构示意图。

图中，11为电子式电流互感器一次传感器；12为光纤转换装置；13为光纤刻槽空心复合绝缘子；14为电子式电流互感器转换器。

图3，本发明的光纤刻槽空心复合绝缘子结构示意图及局部放大图。

图中，131为光纤；132为端部金具；133为环氧玻璃钢筒；134为硅橡胶伞裙；135为密封槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

相关技术术语的名词解释：

智能隔离断路器：智能隔离断路器可实现隔离开关、电子式电流互感器和断路器的一体化制造，通过一、二次设备高度集成，实现功能组合，节省土地资源。

有源电子式电流互感器：高电位侧需要电源供电的电子式电流互感器，其保护线圈由罗氏线圈构成，测量线圈由低功率线圈构成，一次传感器和数据采集单元安装于高电位侧，数据采集单元的供电方式有两种并互为备用，一是取能线圈，二是来自激光电源并通过光纤传输至数据采集单元的激光。有源电子式电流互感器一次侧和二次侧传输的光纤为常规非保偏光纤。

无源电子式电流互感器：高电位侧不需要电源供电的电子式电流互感器，主要类型有全光纤型、磁光玻璃型或晶体阀型。无源电子式电流互感器一次侧和二次侧传输的光纤为保偏光纤。

保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量。

本实施例的用于智能隔离断路器用电子式电流互感器的新型光纤传输方法，具体实现的结构如图2所示，智能隔离断路器用电子式电流互感器结构示意图，它包括互感器主体和传输回路，所述传输回路由电子式电流互感器一次传感器11、光纤转换装置12、光纤刻槽空心复合绝缘子13和电子式电流互感器转换器14等四部分组成。光纤刻槽空心复合绝缘子13上下两端的光纤以插接或者熔接的方式分别与光纤转换装置12和电子式电流互感器转换器14中的光纤进行对接。光纤刻槽空心复合绝缘子13作为智能隔离断路器一次本体的支撑绝缘子，同时起到光纤传输载体的作用。本光纤传输方法适用于66kV～1000kV各电压等级智能隔离断路器用电子式电流互感器。

电子式电流互感器一次传感器11：

对于有源电子式电流互感器，其电子式电流互感器一次传感器11为罗氏线圈和低功率线圈，罗氏线圈和低功率线圈通过电缆输出小电压信号至光纤转换装置12；对于无源电子式电流互感器，其电子式电流互感器一次传感器11为全光纤电流传感器、磁光玻璃电流传感器或晶体阀电流传感器，传感器的接口为保偏光纤，在光纤转换装置12中以熔接的方式与光纤刻槽空心复合绝缘子13上端的保偏光纤进行对接。

光纤转换装置12：

对于有源电子式电流互感器，其光纤转换装置12为数据采集单元，数据采集单元将一次传感器11输出的小电压信号就地进行模数转换并通过常规非保偏光纤输出采样值，在光纤转换装置12中经过插接的方式与光纤刻槽空心复合绝缘子13上端传输能量和数据的光纤进行对接，传输的能量来自于电子式电流互感器转换器14中的激光电源；对于无源电子式电流互感器，其光纤转换装置12为光纤熔接盒，在光纤熔接盒中将一次传感器的保偏光纤与光纤刻槽空心复合绝缘子13上端的保偏光纤进行熔接。

光纤刻槽空心复合绝缘子13：

光纤刻槽空心复合绝缘子13的结构如图3所示。光纤刻槽空心复合绝缘子13既是智能隔离断路器用电子式电流互感器的光纤传输通道，又是智能隔离断路器一次本体的支撑绝缘子。光纤刻槽复合绝缘子13的制造流程为：在空心复合绝缘子的环氧玻璃钢筒133外壁以螺旋状至上而下贯穿性刻槽，将光纤131预埋至此槽中，采用真空注胶和高温硫化的工艺将硅橡胶伞裙134固化在环氧玻璃钢筒133外壁，硅橡胶伞裙134起到固定和保护光纤131的作用，同时增加了空心复合绝缘子的外爬电距离。光纤刻槽空心复合绝缘子的密封槽135位于光纤出孔的内侧，132为端部金具，光纤131不影响绝缘子的整体密封性能。

对于有源电子式电流互感器，光纤刻槽空心复合绝缘子13中预埋的光纤为常规非保偏光纤，在上端采以插接的方式与光纤转换装置12中的光纤进行对接，在下端采以插接的方式与电子式电流互感器转换器14中的光纤进行对接；对于无源电子式电流互感器，光纤刻槽空心复合绝缘子13中预埋的光纤为保偏光纤，在上端采以熔接的方式在光纤转换装置12中与电子式电流互感器一次传感器11的保偏光纤进行对接，在下端以熔接的方式与电子式电流互感器转换器14中的保偏光纤进行对接。

电子式电流互感器转换器14：

对于有源电子式电流互感器，其电子式电流互感器转换器14为带激光电源的合并器；对于无源电子式电流互感器，其电子式电流互感器转换器14为光源和采集器。电子式电流互感器转换器14的光纤与光纤刻槽空心复合绝缘子13中的光纤以插接或者熔接的方式进行对接。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (10)

1.一种智能隔离断路器用电子式电流互感器，它包括互感器主体和传输回路，其特征在于：所述传输回路包括电子式电流互感器一次传感器(11)、光纤转换装置(12)、光纤刻槽空心复合绝缘子(13)和电子式电流互感器转换器(14)，所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)上下两端的光纤以插接或者熔接的方式分别与所述光纤转换装置(12)和电子式电流互感器转换器(14)中的光纤进行对接。

2.根据权利要求1所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器一次传感器(11)为罗氏线圈和低功率线圈，罗氏线圈和低功率线圈通过电缆输出小电压信号至所述光纤转换装置(12)。

3.根据权利要求2所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述光纤转换装置(12)为数据采集单元，数据采集单元将所述电子式电流互感器一次传感器(11)输出的小电压信号就地进行模数转换并通过常规非保偏光纤输出采样值，在所述光纤转换装置(12)中经过插接的方式与所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)上端传输能量和数据的光纤进行对接，传输的能量来自于所述电子式电流互感器转换器(14)中的激光电源。

4.根据权利要求2所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于有源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器转换器(14)为带激光电源的合并器，所述电子式电流互感器转换器(14)的光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)中的光纤以插接或者熔接的方式进行对接。

5.根据权利要求2、3或4所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)在空心复合绝缘子的环氧玻璃钢筒(133)外壁以螺旋状至上而下贯穿性刻槽，将光纤(131)预埋至此槽中，采用真空注胶和高温硫化的工艺将硅橡胶伞裙(134)固化在环氧玻璃钢筒(133)外壁，硅橡胶伞裙(134)起到固定和保护光纤(131)的作用，密封槽(135)位于光纤出孔的内侧，光纤出孔的外侧为端部金具(132)；

对于有源电子式电流互感器，所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)中预埋的光纤为常规非保偏光纤，在上端采以插接的方式与所述光纤转换装置(12)中的光纤进行对接，在下端采以插接的方式与电子式电流互感器转换器(14)中的光纤进行对接。

6.根据权利要求1所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于无源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器一次传感器(11)为全光纤电流传感器、磁光玻璃电流传感器或晶体阀电流传感器，传感器的接口为保偏光纤，在所述光纤转换装置(12)中以熔接的方式与所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)上端的保偏光纤进行对接。

7.根据权利要求6所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于无源电子式电流互感器，所述光纤转换装置(12)为光纤熔接盒，在光纤熔接盒中将所述电子式电流互感器一次传感器(11)的保偏光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)上端的保偏光纤进行熔接。

8.根据权利要求6所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：对于无源电子式电流互感器，所述电子式电流互感器转换器(14)为光源和采集器，所述电子式电流互感器转换器(14)的光纤与所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)中的光纤以插接或者熔接的方式进行对接。

9.根据权利要求6、7或8所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)在空心复合绝缘子的环氧玻璃钢筒(133)外壁以螺旋状至上而下贯穿性刻槽，将光纤(131)预埋至此槽中，采用真空注胶和高温硫化的工艺将硅橡胶伞裙(134)固化在环氧玻璃钢筒(133)外壁，硅橡胶伞裙(134)起到固定和保护光纤(131)的作用，密封槽(135)位于光纤出孔的内侧，光纤出孔的外侧为端部金具(132)；

对于无源电子式电流互感器，所述光纤刻槽空心复合绝缘子(13)中预埋的光纤为保偏光纤，在上端采以熔接的方式在光纤转换装置(12)中与所述电子式电流互感器一次传感器(11)的保偏光纤进行对接，在下端以熔接的方式与电子式电流互感器转换器(14)中的保偏光纤进行对接。

10.根据权利要求1所述的智能隔离断路器用电子式电流互感器，其特征在于：所诉光纤刻槽空心复合绝缘子(13)作为智能隔离断路器一次本体的支撑绝缘子，同时起到光纤传输载体的作用。