CN2456170Y - 三相光学电流互感器 - Google Patents

Abstract

三相光学电流互感器,它由光纤连接器或光钎焊点连接的光源、起偏器、三个传感头,两个光耦合器,三个检偏器组成的电流传感系统和由三个光电转换器,三个放大滤波器和两个减法器和显示器组成的光信号检测和处理系统连接而成,它不但具有单相光学电流互感器所有优点,而且结构简单、运行可靠、测量精确、测量结果对电力系统的评价更全面系统,并可用于直流测量,符合电力系统继电保护技术向“系统保护”和“光纤化”发展的方向。

Description

三相光学电流互感器

本实用新型涉及电气工程领域，特别涉及一种三相光学电流互感器。

电力工业是国家经济建设的基础工业，在国民经济中占有举足轻重的地位。随着科学技术的进步和电力工业的发展，高达数百千伏的输电、变电站、网已被越来越多地引入电力系统，一次仪表和二次仪表之间的电绝缘和信息传递的可靠性要求可能使传统的测量手段无用武之地。目前，在高电压、大电流、强功率的电力系统中，测量电流的常规技术是采用以电磁感应原理作为基础的电流互感器(简称为CT)。传统的电流测量技术的内在弱点及其困难，已为电力工业界的工程技术人员认识，电磁式电流互感器的缺点越来越突出：绝缘困难，制造成本高，体积大，重量重，并潜伏着突然失效的危险，输出端不能开路，易受电磁干扰，存在测量误差等等。因此，必须研究发展新型的高压大电流测量设备，寻求具有高精度、大测量范围、安全可靠的新型电流互感器。同时，新型电流互感器的巨大的潜在市场也是显而易见的。

目前，已有一种以法拉第(Faraday)磁光效应为基础的电流互感器-单相光学电流互感器(简称OCT)被提出。单相光学电流互感器与传统的电磁感应式电流互感器相比具有明显的优越性：(1)不含油，无爆炸危险；(2)与高压线路完全隔离，满足绝缘要求，运行安全可靠；(3)不含铁心，无磁饱和、铁磁共振和磁滞现象；(4)不含交流线圈，不存在输出线圈开路危险，可用于测量直流；(5)抗电磁干扰；(6)响应频域宽；(7)便于遥感和遥测；(8)有利于变电站综合自动化水平的提高；(9)体积小、重量轻、易安装等。虽然单相光学电流互感器具有很多优点，但是，它仅能测量三相电流中的一相电流，而这一结果对电力系统继电保护而言毫无意义。目前可以用三个单相光学电流互感器测量三相电流，但结构复杂，性能不可靠。

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种不但具有单相光学电流互感器所有优点，而且能同时测量三相电流的光学电流互感器，通过对三相电流的正确测量可实现电力系统的计量、继电保护、故障测距和定位，它不但结构简单、性能可靠、易于控制，而且测量结果对电力系统的评价，特别是在系统故障和不对称运行时的评价更全面，更具系统性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包括电流传感系统9和光信号检测和处理系统10，电流传感系统9的三个检偏器5A、5B、5C分别通过光纤连接器与光信号检测和处理系统10的三个光电转换器6A、6B、6C相连接。电流传感系统9是由光钎连接器或光纤焊点连接的光源1、起偏器2、三个传感器3A、3B、3C，两个光耦合器4A、4B，三个检偏器5A、5B、5C组成，它的作用是将光源1发出的光经起偏器2变成偏振光，然后依次经过三个传感器3A、3B、3C，再用两个光耦合器4A、4B将光信号分路，用三个检偏器5A、5B、5C实现线偏振光偏振面旋转角的测量。光信号检测和处理系统10由三个光电转换器6A、6B、6C，三个放大滤波器7A、7B、7C和两个减法器8A、8B和显示器连接组成，用于将光信号转换成电信号，然后放大、滤波、输出测量结果。

附图是本实用新型的结构原理图。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图中：

1-光源                2-起偏器          3A、3B、3C-传感器

4A、4B-光耦合器       5A、5B、5C-检偏器

6A、6B、6C-光电转换器 7A、7B、7C-放大滤波器

8A、8B-减法器         9-电流传感系统

10-光信号检测与处理系统

参见附图，三相光学电流互感器也是基于法拉第(Faraday)磁光效应的电流互感器。它包括光源1，光源1通过光纤连接器与起偏器2的光输入端相连接，起偏器2的光输出端通过光纤连接器与传感头3A的光输入端连接，传感器3A的光输出端与光耦合器4A的光输入端用光纤连接器连接，光信号经光耦合器4A后分为两路：一路用光纤连接器与检偏器5A的光输入端相连接，检偏器5A的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器6A；另一路用光纤连接器与传感器3B的光输入端连接，光信号通过传感器3B后经光纤连接器与光耦合器4B的光输入端连接，光耦合器4B有两路光输出：一路用光纤连接器与检偏器5B的光输入端相连接，检偏器5B的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器6B；另一路用光纤连接器与传感头3C的光输入端连接，光信号通过传感头3C后经光纤连接器与检偏器5C的光输入端相连接，检偏器5C的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器6C，光电转换器6A的输出端连接放大滤波电路7A，放大滤波电路7A的输出即为A相电流。光电转换器6B的输出端连接放大滤波电路7B，放大滤波电路7B的输出与放大滤波电路7A的输出分别与减法器8A的两个输入端相连，减法器8A的输出即为B相电流。光电转换器6C的输出端连接放大滤波电路7C，放大滤波电路7C的输出与放大滤波电路7B的输出分别与减法器8B的两个输入端相连，减法器8B的输出即为C相电流。附图中的光纤连接器视具体情况可用光纤焊点替代，检偏器可改用渥拉斯顿(Wollaston)棱镜。

参见附图，本实用新型的工作过程是：光源1发出的光经起偏器2后变为线偏振光，该线偏振光依次经过传感器3A、3B和3C，三个传感器具有相同结构和尺寸，其形式可为全光纤型或磁光玻璃型，当为全光纤型时将传感器用光纤绕在圆桶形骨架之上，而被测电流母线从骨架内圆中穿过；当为磁光玻璃型时传感器用整块磁光玻璃制成，磁光玻璃可为方形或三角形等，磁光玻璃中间开有圆孔，被测电流母线从圆孔中穿过。实现电力系统三相电流i_A、i_B和i_C的传感，光耦合器4A、4B用来使光信号分路，检偏器5A、5B和5C用来实现线偏振光偏振面旋转角的测量。检偏器的输出进入光信号检测与处理系统9。即：光信号通过光信号检测与处理系统9的光电转换器6A、6B、6C后成为电信号，再经放大滤波电路7A、7B、7C以及减法器8A、8B后实现三相电流的检测和处理。光信号检测与处理系统10的输出可有模拟式和数字式两种，与各种显示、测量和控制装置相连，如：电工仪表、示波器、继电保护系统、光纤传输网等。所以，三相光学电流互感器用一路输入光和一套检测系统实现了电力系统三相电流的测量。本实用新型的光信号检测与处理系统10除光电转换和放大电路外，其他电路可以采用计算机实现。图中的传光介质为光纤(或光缆)。

在电力系统高电压大电流测量中，采用以上结构的三相光学电流互感器，不仅解决了电磁感应式电流互感器在应用中致命的缺陷，同时也克服了单相光学电流互感器存在的缺点，具有结构简单、运行可靠、测量精确、测量结果对电力系统的评价更全面系统，并可用于直流测量的优点，符合电力系统继电保护技术向“系统保护”和“光纤化”发展的方向。

Claims (2)

1、一种三相光学电流互感器，其特征在于：它包括电流传感系统(9)和光信号检测和处理系统(10)，电流传感系统(9)的三个检偏器(5A)、(5B)、(5C)分别通过光纤连接器与光信号检测和处理系统(10)的三个光电转换器(6A)、(6B)、(6C)相连接。

2、根据权利要求1所述的三相光学电流互感器，其特征在于：所述的电流传感系统和光信号检测和处理系统的各器件是这样连接的：光源(1)通过光纤连接器与起偏器(2)的光输入端相连接，起偏器(2)的光输出端通过光纤连接器与传感器(3A)的光输入端连接，传感器(3A)的光输出端与光耦合器(4A)的光输入端用光纤连接器连接，光信号经光耦合器(4A)后分为两路：一路用光纤连接器与检偏器(5A)的光输入端相连接，检偏器(5A)的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器(6A)；另一路用光纤连接器与传感器(3B)的光输入端连接，光信号经通过传感器(3B)后经光纤连接器与光耦合器(4B)的光输入端连接，光耦合器(4B)有两路光输出：一路用光纤连接器与检偏器(5B)的光输入端相连接，检偏器(5B)的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器(6B)；另一路用光纤连接器与传感器(3C)的光输入端连接，光信号通过传感器(3C)后经光纤连接器与检偏器(5C)的光输入端相连接，检偏器(5C)的光输出端经光纤连接器后进入光电转换器(6C)，光电转换器(6A)的输出端连接放大滤波电路(7A)，(7A)的输出即为A相电流；光电转换器(6B)的输出端连接放大滤波电路(7B),(7B)的输出与放大滤波电路(7A)的输出分别与减法器(8A)的两个输入端相连，减法器(8A)的输出即为B相电流；光电转换器(6C)的输出端连接放大滤波电路(7C),(7C)的输出与放大滤波电路(7B)的输出分别与减法器(8B)的两个输入端相连，减法器(8B)的输出即为C相电流。

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