CN108680887A - 一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度测试方法及系统，所述方法包括：将全光纤电流互感器放置在特定环境下，将所述特定环境的温度在预设时间段内由M度下降至N度；在所述预设时间内向全光纤电流互感器以及标准电流互感器输入相同的预设参数的标准电流；实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况；所述光强异常模拟操作用于模拟全光纤电流互感器光纤中传输的光强存在异常的故障情况。

Description

一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法及 系统

技术领域

本发明涉及电力电子领域，更具体地，涉及一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法及系统。

背景技术

传统的油浸式互感器是采用油绝缘、利用电磁感应定理来进行电压电流信号的采集和传输，其电容量和介质损耗因数是反映自身绝缘特性的重要参数。目前受电气设备试验环境条件的规定(要求在5℃下进行)，没有开展低于5℃的绝缘特性试验，对于在高寒低温地区运行的设备，其低温下的运行数据较少，不能满足高寒低温施工和投运及设备运行状态诊断的要求。电子式互感器是将电流电压信号转换成光学信息通过光纤传输到二次设备的一类新型的互感器，虽然其绝缘结构大大简化，但是需要采用大量的光学器件。由于大部分光学器件对于温度的变化反应非常敏感，高寒低温特性下电子式互感器的相关性能得不到保证。全光纤电流互感器是光学电流互感器发展至今的最高水平之一，目前已大量的应用于特高压直流工程及各类智能变电站中，全光纤电流互感器采用了大量的光学敏感器件，高寒低温环境对其一次传感器(敏感环)及传输光纤部件的影响非常大，经常会出现光强异常故障，使得传感器准确度受到影响，且在高寒低温环境下全光纤电流传感器对光强异常故障是否可以准确响应在现有技术下无法确认，这对高寒低温环境下全光纤电流互感器的投入增加了风险。

发明内容

为了解决背景技术存在的高寒低温环境下无法预先判断低温以及光强异常故障对全光纤电流互感器准确度的影响的问题，本发明提供了一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法及系统；所述方法及系统通过模拟低温和光强异常故障的环境，确认待测全光纤电流互感器的准确度随时间、温度变化及光强异常故障的影响情况，以确认该全光纤电流互感器适用的温度范围并获得在低温环境下后续进行准确度误差补偿的参考依据；所述一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度测试方法包括：

将全光纤电流互感器放置在特定环境下，将所述特定环境的温度在预设时间段内由M度下降至N度；

在所述预设时间内向全光纤电流互感器以及标准电流互感器输入相同的预设参数的标准电流；

实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况；所述光强异常模拟操作用于模拟全光纤电流互感器光纤中传输的光强存在异常的故障情况；

进一步的，在所述预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作包括：

在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定；

进一步的，在所述预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况后，所述方法还包括：

若准确度的值超过预设的准确度阈值，则记录一次报警，并停止光强异常模拟操作，恢复测试；

若光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值，则记录一次异常；

进一步的，实时采集所述全光纤电流互感器所处环境的温度，根据对应的实时时间匹配温度和准确度，确认温度对准确度的影响；

进一步的，根据确认的准确度、温度及在对应光强异常模拟操作下的变化情况，确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围；

所述一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度测试系统包括：

低温箱，所述低温箱包括温度调节模块，所述低温箱用于将全光纤电流互感器放置在其内部，并通过所述温度调节模块调节低温箱内的温度；所述温度调节模块用于在预设的时间段内将低温箱内的温度由M度下降至N度；

标准电流源，所述标准电流源用于向全光纤电流互感器和标准电流互感器提供标准电流；所述标准电流通过预设参数确定；

电流采集单元，所述电流采集单元用于实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

互感器校正单元，所述互感器校正单元用于将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

光强异常模拟单元，所述光强异常模拟单元用于在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元与全光纤电流互感器相连。

进一步的，所述光强异常模拟单元用于在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元进行的光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定；

进一步的，所述系统包括控制单元；

在光强异常模拟操作时准确度的值超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次报警，并控制光强异常模拟单元停止光强异常模拟操作，恢复测试；

在光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次异常；

进一步的，所述系统包括信息处理单元，所述低温箱包括温度传感器；所述温度传感器用于实时采集所述低温箱的温度；所述信息处理单元用于接收温度传感器采集的温度以及互感器校正单元输出的准确度，并将所述温度和准确度按实时时间进行匹配；

进一步的，所述信息处理单元根据实时时间下的温度、准确度以及光强异常模拟操作情况，按预设规则确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法及系统，所述方法及系统通过模拟低温和光强异常故障的环境，确认待测全光纤电流互感器的准确度随时间、温度变化及光强异常故障的影响情况，以确认该全光纤电流互感器适用的温度范围并获得在低温环境下后续进行准确度误差补偿的参考依据。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的方法的流程图；如图1所示，所述方法通过模拟低温和光强异常故障的环境，确认待测全光纤电流互感器的准确度随时间、温度变化及光强异常故障的影响情况，以确认该全光纤电流互感器适用的温度范围并获得在低温环境下后续进行准确度误差补偿的参考依据；所述方法包括：

步骤110，将全光纤电流互感器放置在特定环境下，将所述特定环境的温度在预设时间段内由M度下降至N度；

进一步的，为验证所述全光纤电流互感器在低温下的性能的准确度，需将所述全光纤电流互感器置于低温的环境下，而如将整个验证系统均置于低温下，除全光纤电流互感器的其他部件也会受低温环境的影响使得其性能存在未知变化风险，使得整个系统测试结果不可靠；故需要将所述全光纤电流互感器单独放置在一个特定环境下，该特定环境的内部温度可调，与该环境外部的温度是隔离的，同时所述全光纤电流互感器的输入/输出连接线可延伸到特定环境的外部，与外部的系统装置或模块进行连接；

进一步的，所述特定环境可以为一个可容纳全光纤电流互感器的低温箱，所述箱体密闭，所述全光纤电流互感器的输入输出连接线在保证箱体密闭的前提下穿过箱体至外部环境；

进一步的，所述特定环境可对温度进行调节，所述调节的方法包括设置一定时间段内使温度按照预设规则进行变化，因温度的特性，所述变化是连续的而非离散的，所述预设规则可以为关于温度和时间的数学函数，以最基础的函数为例，可以设置为一次线性函数，使得温度根据时间均匀变化；以本实施例为例，可设置预设时间为一小时，使全光纤电流互感器所处的特定环境的温度由0度下降到-60度；

步骤120，在所述预设时间内向全光纤电流互感器以及标准电流互感器输入相同的预设参数的标准电流；

所述标准电流互感器是用于作为标准来确认全光纤电流互感器的；通过如标准电流源的标准电流提供方向所述全光纤电流互感器及标准电流互感器输入同步的、幅值相同、相位相同的标准电流；同时，为保证输入的同步性，所述标准电流互感器以及所述全光纤电流互感器可以相对于参考时钟对称布置；

步骤130，实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

使用信号采集装置同时对全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集，在所述信号采集装置上设置时间记录，以获得同步采集的结果；所述信号采集装置可以为多种可以进行电流信号采集的示波器，优选的，所述示波器具有双采集通道，使得所述同步采集具有更准确的保证；

步骤140，将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

将采集获得的全光纤输出电流和实时标准输出电流按照同步时间进行准确度的计算处理，获得沿时间轴变化的准确度数值；

进一步的，实时采集所述全光纤电流互感器所处环境的温度，根据对应的实时时间匹配温度和准确度，确认温度对准确度的影响；

根据温度与时间的变化关系按照时间轴将温度与准确度进行匹配，获得该全光纤电流互感器准确度随温度变化的规律；

进一步的，可设置温度准确度阈值，即可接受的准确度随温度变化的波动区间；当准确度在某一温度下超出阈值时，该全光纤电流传感器在这一温度下不适宜使用；

步骤150，在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况；所述光强异常模拟操作用于模拟全光纤电流互感器光纤中传输的光强存在异常的故障情况；

进一步的，在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定；

进一步的，设置光线异常准确度阈值，若准确度的值超过预设的准确度阈值，则记录一次报警，并停止光强异常模拟操作，恢复测试；若光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值，则记录一次异常；

若所述全光纤电流互感器在正常环境下，如发生光强异常，一定会影响互感器的性能，在互感过程中存在损耗，这使得准确度一定会发生变化，即一定会超过预设的准确度阈值，若在低温环境下，光强异常故障仍然会造成准确度异常变化，即低温环境下准确度依然可以灵敏快速的反应；若光强异常操作期间准确度的值一直没有超过预设的准确度阈值，反而是异常情况；

进一步的，根据确认的准确度、温度及在对应光强异常模拟操作下的变化情况，确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围；

以本实施例为例，在低温情况下根据准确度是否超过所述低温准确度阈值选择可以被测全光纤电流互感器可以运行的温度区间1；在多个温度下进行光强异常操作，根据准确度是否在低温光强异常操作时报警选择被测的全光纤电流互感器可以运行的温度区间2；再将温度区间1与温度区间2取交集确认被测全光纤电流互感器的低温适用范围；

进一步的，也可通过温度区间1获得一个更窄的区间，并在温度区间1内选择多个温度进行光强异常操作；

图2为本发明具体实施方式的一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度的系统的结构图；如图2所示，所述系统包括：

低温箱201，所述低温箱201包括温度调节模块，所述低温箱201用于将全光纤电流互感器放置在其内部，并通过所述温度调节模块调节低温箱201内的温度；所述温度调节模块用于在预设的时间段内将低温箱201内的温度由M度下降至N度；

进一步的，设置所述温度调节模块的预设时间段为1小时，所述温度调节模块在预设时间段内将低温箱201的温度由0度下降至-60度；

以本是实施例为例，所述温度调节模块包括制冷压缩机，用于根据温度调节指令对低温箱201内部进行制冷或恢复，此部分为公知技术，不赘述；

所述低温箱201的箱体密闭，所述全光纤电流互感器的输入输出连接线在保证箱体密闭的前提下穿过箱体至外部环境；

标准电流源202，所述标准电流源202用于向全光纤电流互感器和标准电流互感器提供标准电流；所述标准电流通过预设参数确定；

电流采集单元203，所述电流采集单元203用于实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

所述电流采集单元203可以使用具有双通道的示波器；

互感器校正单元204，所述互感器校正单元204用于将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

光强异常模拟单元205，所述光强异常模拟单元用于在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元205与全光纤电流互感器相连；

进一步的，所述光强异常模拟单元205用于在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元205进行的光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定；

进一步的，所述系统包括控制单元；

在光强异常模拟操作时准确度的值超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次报警，并控制光强异常模拟单元205停止光强异常模拟操作，恢复测试；

在光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次异常；

进一步的，所述系统包括信息处理单元，所述低温箱包括温度传感器；所述温度传感器用于实时采集所述低温箱的温度；所述信息处理单元用于接收温度传感器采集的温度以及互感器校正单元输出的准确度，并将所述温度和准确度按实时时间进行匹配；

进一步的，所述信息处理单元根据实时时间下的温度、准确度以及光强异常模拟操作情况，按预设规则确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度测试方法，所述方法包括：

将全光纤电流互感器放置在特定环境下，将所述特定环境的温度在预设时间段内由M度下降至N度；

在所述预设时间内向全光纤电流互感器以及标准电流互感器输入相同的预设参数的标准电流；

实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况；所述光强异常模拟操作用于模拟全光纤电流互感器光纤中传输的光强存在异常的故障情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常操作包括：

在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作，并确认实时的准确度变化情况后，所述方法还包括：

若准确度的值超过预设的准确度阈值，则记录一次报警，并停止光强异常模拟操作，恢复测试；

若光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值，则记录一次异常。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：实时采集所述全光纤电流互感器所处环境的温度，根据对应的实时时间匹配温度和准确度，确认温度对准确度的影响。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：根据确认的准确度、温度及在对应光强异常模拟操作下的变化情况，确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围。

6.一种低温光强异常故障下全光纤电流互感器准确度测试系统，所述系统包括：

低温箱，所述低温箱包括温度调节模块，所述低温箱用于将全光纤电流互感器放置在其内部，并通过所述温度调节模块调节低温箱内的温度；所述温度调节模块用于在预设的时间段内将低温箱内的温度由M度下降至N度；

标准电流源，所述标准电流源用于向全光纤电流互感器和标准电流互感器提供标准电流；所述标准电流通过预设参数确定；

电流采集单元，所述电流采集单元用于实时对所述全光纤电流互感器的全光纤输出电流以及标准电流互感器的标准输出电流进行采集；

互感器校正单元，所述互感器校正单元用于将所述实时采集的全光纤输出电流与其对应的实时标准输出电流进行对比，输出实时的准确度；

光强异常模拟单元，所述光强异常模拟单元用于在预设时间段内对所述全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元与全光纤电流互感器相连。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述光强异常模拟单元用于在特定环境到达预设的温度时，对全光纤电流互感器进行光强异常模拟操作；所述光强异常模拟单元进行的光强异常模拟操作包括向所述全光纤电流互感器发送一个用于抵消部分标准电流的信号以及按预设比例削减输入至全光纤电流互感器的标准电流的幅值；所述预设的温度可以为多个，所述抵消部分标准电流的信号的大小以及削减输入标准电流幅值的比例根据预设的光强异常程度来确定。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述系统包括控制单元；

在光强异常模拟操作时准确度的值超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次报警，并控制光强异常模拟单元停止光强异常模拟操作，恢复测试；

在光强异常模拟操作期间所述准确度的值未超过预设的准确度阈值的情况下，所述控制单元用于记录一次异常。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述系统包括信息处理单元，所述低温箱包括温度传感器；所述温度传感器用于实时采集所述低温箱的温度；所述信息处理单元用于接收温度传感器采集的温度以及互感器校正单元输出的准确度，并将所述温度和准确度按实时时间进行匹配。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述信息处理单元根据实时时间下的温度、准确度以及光强异常模拟操作情况，按预设规则确定被测全光纤电流互感器的低温适用范围。