CN106707015A - 一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法，用于解决全光纤电流互感器由于光学工艺的局限性，易受温度的影响，在长期运行过程中可能会出现漂移而影响性能的技术问题。本发明实施例包括：全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元；采样单元与全光纤电流互感器连接，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值；采样单元与传统电磁式电流互感器连接，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁采样值；采样单元与零磁通直流互感器连接，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样值；采样单元，还用于在交流场合根据电磁采样值对光纤采样值进行校准，在直流场合根据零磁通采样值对光纤采样值进行校准。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及电子式电流互感器领域，尤其涉及一种高性能自校准光电组合式电流 互感器及自校准方法。
背景技术
[0002]目前国内外应用在电力系统中的电流互感器种类繁多，其主要形式包括传统电磁 式、低功耗线圈、罗氏线圈、零磁通式、块状光学玻璃式、全光纤式等。从长期运行经验来看， 每种类型的互感器都有其优点和局限性。其中传统电磁式电流互感器技术成熟，运行经验 丰富，长期工作可靠性高，缺点是绝缘结构复杂，体积大，有爆炸隐患，存在磁滞饱和的问 题，而且只能测量交流电流。低功耗线圈电流互感器存在激光供能不稳定的问题。罗氏线圈 电流互感器仍然没有解决磁饱和的问题。块状光学玻璃电流互感器对温度敏感，光学玻璃 与光纤的粘接并不可靠。全光纤电流互感器基于Faraday磁光效应，充分利用现代光电技术 和光纤传感技术的优异特性，安全、可靠，其理论完善，性能优越，具有其它各种技术方案无 法比拟的优势，是新一代光学电流互感器的发展方向。优点是体积小、重量轻；电气绝缘性 能优良；抗电磁干扰能力强;动态测量范围大;频率响应范围宽；不存在磁饱和和铁磁谐振 现象;交直流均可测、且精度和灵敏度高;直接输出数字信号；安全性好、完全无易燃、易爆 的隐患;无二次开路危险等。全光纤电流互感器的传感和传输部分全部采用光学元件，由于 光学工艺的局限性，导致其易受温度的影响，在长期运行过程中可能会出现漂移，从而影响 性能。
发明内容
[0003] 本发明实施例提供了 一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法，解 决了全光纤电流互感器由于光学工艺的局限性，导致其易受温度的影响，在长期运行过程 中可能会出现漂移，从而影响性能的技术问题。
[0004] 本发明实施例提供的一种高性能自校准光电组合式电流互感器，包括：
[0005] 全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元；
[0006] 采样单元与全光纤电流互感器连接，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值；
[0007] 采样单元与传统电磁式电流互感器连接，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁 采样值；
[0008] 采样单元与零磁通直流互感器连接，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样 值；
[0009] 采样单元，还用于获取直流光纤采样值和零磁通采样值，并比较直流光纤采样值 与零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第二阈值，则对直流光纤采样值进行 校准并输出，否则直接输出直流光纤采样值。
[0010] 可选地，采样单元包括光纤采集卡，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值及 校准光纤采样值。
[0011] 可选地，采样单元包括电磁采集卡，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁采样 值。 _
[0012] 可选地，采样单元还包括：
[0013] 零磁通采集卡，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样值；
[0014] 电源，用于对采样单元进行供电。
[0015] 可选地，全光纤电流互感器包括光纤环、荧光光纤和保偏光缆；
[0016] 光纤环用于安装于高压侧母线上，通过荧光光纤和保偏光缆与光纤采集卡连接；
[0017] 荧光光纤用于测量高压侧环圈的实时温度。
[0018] 可选地，传统电磁式电流互感器包括电磁线圈、电缆、电光转换器和光纤；
[0019] 电磁线圈通过电缆与电光转换器连接，并经电光转换器转换光强信号后,通过光 纤与电磁采样卡连接。
[0020] 可选地，零磁通直流互感器包括零磁通环、电缆、电光转换器和光纤；
[0021] 零磁通环通过电缆与电光转换器连接，并经电光转换器转换光强信号后，通过光 纤与零磁通采样卡连接。
[0022] 本发明实施例提供的一种高性能光电组合式电流互感器自校准方法，包括：
[0023] S1、对测量电流进行交直流判断，若为交流则转至执行步骤S2,若为直流则转至执 行步骤S3;
[0024] S2、采样单元获取全光纤电流互感器的交流光纤采样值和传统电磁式电流互感器 的电磁采样值，并比较交流光纤采样值与电磁采样值，获得第一比差值，若第一比差值大于 第一阈值，则对交流光纤采样值进行校准并输出，否则直接输出交流光纤采样值；
[0025] S3、采样单元获取全光纤电流互感器的直流光纤采样值和零磁通直流互感器零磁 通采样值，并比较直流光纤采样值与零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第 二阈值，则对直流光纤采样值进行校准并输出，否则直接输出直流光纤采样值。
[0026] 可选地，第一比差值为±0.5%;
[0027] 第二比差值为±〇_5%。
[0028] 可选地，测量电流为额定电流的20%至120%时进行校准；
[0029] 每隔一段预置时间段进行一次校准。
[0030] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
[0031] 本发明实施例提供了 一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法，包 括:全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元^采样单元 与全光纤电流互感器连接，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值;$样单f与传统电 磁式电流互感器连接，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁采样值;采样单元与零磁通 直流互感器连接，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样值;采样单元，还用于^交流场 合根据电磁采样值对光纤采样值进行校准，在直流场合根据零磁通采样值对光纤采样值进 行校准，通过获取交流光纤采样值和电磁采样值，并比较交流光纤采样值与电磁采样彳直，$ 得第一比差值，若第一比差值大于第一阈值，则对交流光纤采样值进行校准并输出，否则直 接输出交流光纤采样值；以及获取直流光纤采样值和零磁通采样值，并比较直流，纤采样 值与零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第二阈值，则对直流光纤采样值进 行校准并输出，否则直接输出直流光纤采样值，解决了全光纤电流互感器由于光学工 局限性，导致其易受温度的影响，在长期运行过程中可能会出现漂移，从而影响性能的技术 问题。
附图说明
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其它的附图。 _
[0033] 图1为本发明实施例提供的一种高性能自校准光电组合式电流互感器的结构示意 图；
[0034] 图2为本发明实施例提供的一种高性能自校准光电组合式电流互感器的采集单元 结构示意图；
[0035] 图3为本发明实施例提供的一种高性能光电组合式电流互感器自校准方法流程示 意图。
具体实施方式
[0036] 本发明实施例提供了 一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法，用 于解决全光纤电流互感器由于光学工艺的局限性，导致其易受温度的影响，在长期运行过 程中可能会出现漂移，从而影响性能的技术问题。
[0037] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域 普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护 的范围。
[0038] 请参阅图1，本发明实施例提供的一种高性能自校准光电组合式电流互感器包括
[0039] 全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元；
[0040] 采样单元与全光纤电流互感器连接，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值；
[0041] 采样单元与传统电磁式电流互感器连接，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁 采样值；
[0042] 采样单元与零磁通直流互感器连接，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样 值；
[0043] 采样单元，还用于获取直流光纤采样值和零磁通采样值，并比较所述直流光纤采 样值与所述零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第二阈值，则对所述直流光 纤采样值进行校准并输出，否则直接输出所述直流光纤采样值。 j〇〇44] 进一步地，全光纤电流互感器包括光纤环、荧光光纤和保偏光缆；
[0045]光纤环用于安装于高压侧母线上，通过荧光光纤和保偏光缆与光纤采集卡连接； [0046]荧光光纤用于测量高压侧环圈的实时温度。
[0047] 进一步地，传统电磁式电流互感器包括电磁线圈、电缆、电光转换器和光纤；
[0048]电磁线圈通过电缆与电光转换器连接，并经电光转换器转换光强信号后，通过光 纤与电磁采样卡连接。
[0049] 进一步地，零磁通直流互感器包括零磁通环、电缆、电光转换器和光纤；
[0050] 零磁通环通过电缆与电光转换器连接，并经电光转换器转换光强信号后，通过光 纤与零磁通采样卡连接。
[0051] 需要说明的是，电磁线圈和零磁通环出来的电缆经过电光转换器变换成光强信 号，经光纤连接到采集单元，荧光光纤用于测量高压侧环圈的实时温度。将光纤埋在绝缘结 构中，由于一次侧与二次侧只有光纤连接而没有电缆连接，所以绝缘结构简单，减小了互感 器的体积和重量。
[0052] 请参阅图2，为本发明实施例提供的一种高性能自校准光电组合式电流互感器的 采集单元结构示意图。
[0053] 采样单元包括光纤采集卡，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值及校准光纤 采样值。
[0054] 进一步地，采样单元包括电磁采集卡，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁采 样值。
[0055] 进一步地，采样单元还包括：
[0056] 零磁通采集卡，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样值；
[0057] 电源，用于对采样单元进行供电。 _
[0058] 需要说明的是，采集单元由电源、光纤采集卡、电磁采集卡和零磁通采集卡组成， 通过背板连接。采用模块化设计，即插即用，便于更换。其中光纤采集卡作为主控板，实现自 校准功能。
[0059] 请参阅图3，本发明实施例提供的一种高性能光电组合式电流互感器自校准方法 包括：
[0060] S1、对测量电流进行交直流判断，若为交流则转至执行步骤S2,若为直流则转至执 行步骤S3;
[0061] S2、采样单元获取全光纤电流互感器的交流光纤采样值和传统电磁式电流互感器 的电磁采样值，并比较交流光纤采样值与电磁采样值，获得第一比差值，若第一比差值大于 第一阈值，则对交流光纤采样值进行校准并输出，否则直接输出交流光纤采样值；
[0062] S3、采样单元获取全光纤电流互感器的直流光纤采样值和零磁通直流互感器零磁 通采样值，并比较直流光纤采样值与零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第 二阈值，则对直流光纤采样值进行校准并输出，否则直接输出直流光纤采样值。
[0063] 进一步地，第一比差值为±0.5%;
[0064] 第二比差值为±0.5%。
[0065] 进一步地，测量电流为额定电流的20%至1加％时进行校准；
[0066] 每隔一段预置时间段进行一次校准。
[0067] 需要说明的是，在光电组合式电流互感器正常运行时，主控程序可以判断出是在 测量交流电流还是直流电流。如果是测量交流电流，高精度的传统电磁式电流互感器能够 准确测出该时刻的电流值，并且通过背板总线将该值发送给主控板，即光纤采集卡。主控程 序将比较光纤采样值与电磁采样值的大小，如果比差值大于±0.5%，将对光纤采样值进行 校准，然后输出给二次设备。如果比差值小于± 0 •5 %，将直接输出光纤采样值。同理，如果 是测量直流电流，高精度的零磁通直流互感器将该时刻的电流米枰俚瓦达绝王捏恹。王拉 程序将比较光纤采样值与零磁通采样值的大小，如果比差值大于±0 •5 %，将对光纤采样值 进行校准，然后输出给二次设备。如果比差值小于±〇 • 5%，将直接输出光纤采样值。
[0068] 本发明的自校准程序设置为每1小时进行一次自校准，并且判断当被测电流值为 额定电流的20%至120%时才启动自校准程序。
[0069] 本发明实施例提供了 一种高性能自校准光电组合式电流互感器及自校准方法，包 括全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元;采样单元与 全光纤电流互感器连接，用于获取全光纤电流互感器的光纤采样值;^样单元与传统电磁 式电流互感器连接，用于获取传统电磁式电流互感器的电磁采样值;采样单元与零磁通直 流互感器连接，用于获取零磁通直流互感器的零磁通采样值;采样单元，还用于g交流场合 根据电磁采样值对光纤采样值进行校准，在直流场合根据零磁通采样值对光纤采样值进行 校准，通过获取交流光纤采样值和电磁采样值，并比较交流光纤采样值与电磁采样值，获得 第一比差值，若第一比差值大于第一阈值，则对交流光纤采样值进行校准并输出，否^直接 输出交流光纤采样值；以及获取直流光纤采样值和零磁通采样值，并比较直流j纤采样值 与零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第二阈值，则对直流光纤采样值进行 校准并输出，否则直接输出直流光纤采样值，解决了全光纤电流互感器由于光学工艺的局 限性，导致其易受温度的影响，在长期运行过程中可能会出现漂移，从而影响性能的技术问 题。
[0070] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统， 装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0071] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前 述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些 修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1. 一种高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，包括： 全光纤电流互感器、传统电磁式电流互感器、零磁通直流互感器和采样单元； 所述采样单元与所述全光纤电流互感器连接，用于获取所述全光纤电流互感器的光纤 采样值； 所述采样单元与所述传统电磁式电流互感器连接，用于获取所述传统电磁式电流互感 器的电磁采样值； 所述采样单元与所述零磁通直流互感器连接，用于获取所述零磁通直流互感器的零磁 通采样值； _ 所述采样单元，还用于获取直流光纤采样值和零磁通采样值，并比较所述直流光纤采 样值与所述零磁通采样值，获得第二比差值，若第二比差值大于第二阈值，则对所述直流光 纤采样值进行校准并输出，否则直接输出所述直流光纤采样值。
2. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述采样 单元包括光纤采集卡，用于获取所述全光纤电流互感器的光纤采样值及校准所述光纤采样 值。
3. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述采样 单元包括电磁采集卡，用于获取所述传统电磁式电流互感器的电磁采样值。
4. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述采样 单元还包括： 零磁通采集卡，用于获取所述零磁通直流互感器的零磁通采样值； 电源，用于对所述采样单元进行供电。
5. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述全光 纤电流互感器包括光纤环、荧光光纤和保偏光缆； 所述光纤环用于安装于高压侧母线上，通过所述荧光光纤和所述保偏光缆与所述光纤 采集卡连接； 所述荧光光纤用于测量高压侧环圈的实时温度。
6. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述传统 电磁式电流互感器包括电磁线圈、电缆、电光转换器和光纤； 所述电磁线圈通过电缆与所述电光转换器连接，并经所述电光转换器转换光强信号 后，通过光纤与所述电磁米样卡连接。
7. 根据权利要求1所述的高性能自校准光电组合式电流互感器，其特征在于，所述零磁 通直流互感器包括零磁通环、电缆、电光转换器和光纤； 所述零磁通环通过电缆与所述电光转换器连接，并经所述电光转换器转换光强信号 后，通过光纤与所述零磁通采样卡连接。
8. —种高性能光电组合式电流互感器自校准方法，其特征在于，包括： 51、 对测量电流进行交直流判断，若为交流则转至执行步骤S2,若为直流则转至执行步 骤S3; 52、 采样单元获取全光纤电流互感器的交流光纤采样值和传统电磁式电流互感器的电 磁采样值，并比较所述交流光纤采样值与所述电磁采样值，获得第一比差值，若第一比差值 大于第一阈值，则对所述交流光纤采样值进行校准并输出，否则直接输出所述交流光纤采 样值； 甘a , 興的首流光纤采样值和零磁通直流互感器零磁通采 s3、采样单元获取全光纤电流互感器的直财曰笛-卜卜辅甚笛1差倌太 样值，并随臟德麟值与鱗零麵 于第二謹，则对所述麵光纤采样讎行校准并输出，否则直接％u出所述直加光纤木样 {直〇 。9.根据权利要求8所述的高性能光电组合式电流互感器自校准方法，其特征在于，所述 第一比差值为±0.5%; 所述第二比差值为±0.5%。
10.根据权利要求8所述的高性能光电组合式电流互感器自校准方法，其特征在于，所 述测量电流为额定电流的2〇 %至12〇 %时进行校准； 每隔一段预置时间段进行一次校准。 ’
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