DE112010003627T5 - Faseroptische Master-Slave-Stromsensoren für Differenz-Schutzschemata - Google Patents
Faseroptische Master-Slave-Stromsensoren für Differenz-Schutzschemata Download PDFInfo
- Publication number
- DE112010003627T5 DE112010003627T5 DE112010003627T DE112010003627T DE112010003627T5 DE 112010003627 T5 DE112010003627 T5 DE 112010003627T5 DE 112010003627 T DE112010003627 T DE 112010003627T DE 112010003627 T DE112010003627 T DE 112010003627T DE 112010003627 T5 DE112010003627 T5 DE 112010003627T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current sensor
- current
- slave
- master
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
Abstract
Description
- Verwandte Anmeldungen
- Diese Anmeldung ist verwandt mit und beansprucht auch die Priorität der
US Provisional Patent Application Nr. 61/241,474 - Hintergrund
- Die vorliegende Erfindung betrifft faseroptische Sensoren und, insbesondere, faseroptische Stromsensoren, welche in Differenz-Schutzschemata verwendet werden.
- Heutige elektrische Energieübertragungssysteme umfassen typischerweise schnelle Fehlerschutzsysteme, welche beispielsweise dahingehend arbeiten, die vorübergehende Stabilität des Systems aufrechtzuerhalten und eine bessere Energiequalität durch die Reduzierung von Spannungsabfallzeiten bereitzustellen. Eine Art von Fehlerschutzsystem, welche bei bestehenden Energieübertragungsleitungen, wie beispielsweise den Stromleitungen mit 115 kV und mehr Nennspannung, eingesetzt wird, ist das Differenzstromsystem, welches Information über elektrische Stromwerte der Stromleitung verwendet, um festzustellen, ob ein Fehler besteht. Differenzstromsysteme benötigen keine Spannungsmessvorrichtungen, da sie bei ihrer Fehlerbestimmung keine Spannungswerte verwenden, und sie sind deshalb auf beispielsweise Leistungsschwankungen und plötzliche Laständerungen in dem System weniger empfindlich als Schutzsysteme, welche auf Spannungssensoren beruhen (obwohl, wie nachfolgend beschrieben wird, Spannungsmessungen in Verbindung mit den Strommessungen verwendet werden können, um beispielsweise Fehlerortung durchzuführen). Diese Systeme arbeiten, indem beispielsweise ein erster Satz von Strommessungen an einem Ort einer Übertragungsleitung gewonnen wird, diese Messungen an eine Steuerstation oder eine Zwischenstation übertragen werden, und der erste Satz von Messungen mit einem zweiten Satz von Strommessungen verglichen wird, welche an einem zweiten Ort der Übertragungsleitung gewonnen werden, um festzustellen, ob auf der Leitung ein Fehler besteht.
- Ein Beispiel eines solchen Differenz-Leitungsschutzsystems ist in
US Patent Nr. 6,581,767 angeben, dessen Offenbarung hier durch Inbezugnahme aufgenommen wird. Dieses Schutzsystem verwendet herkömmliche Stromwandler (CTs), um den Strom in den Stromleitungen zu erfassen und Eingaben für die Differenzschutzschaltung bereitzustellen. In letzter Zeit wurden jedoch faseroptische Stromsensoren als Alternativen zu CT-basierten Stromerfassungssystemen entwickelt. Solche faseroptischen Stromsensoren arbeiten auf der Basis des Farady-Effekts. Ein in einem Draht fließender Strom induziert ein magnetisches Feld, welches aufgrund des Farady-Effekts die Polarisationsebene von Licht dreht, welches sich in der optischen Faser ausbreitet, welche um den stromtragenden Draht gewunden ist. Das Farady'sche Gesetz kann ausgedrückt werden als:I = ∮HdL (1) ΔΦ = V∫H·dL (2) - Die optische Messfaser führt das Linienintegral des magnetischen Felds entlang ihres Verlaufs aus, wobei dieses proportional zu dem Strom in dem Draht ist, wenn der Pfad geschlossen ist. Somit ist ΔΦ = VNI, wobei N die Anzahl der Windungen der um den stromtragenden Draht gewundenen Messfaser ist. Die Drehung des Polarisationszustands des Lichts aufgrund der Gegenwart eines elektrischen Stroms kann gemessen werden, indem Licht mit einem wohl definierten linearen Polarisationszustand in die Messregion eingespeist wird und dann der Polarisationszustand des Lichts analysiert wird, nachdem dieses die Messregion verlässt. Alternativ hierzu repräsentiert ΔΦ die überschüssige Fasenverschiebung, welche zirkular polarisiertes Licht erfährt, welches sich in der Messfaser ausbreitet.
- Diese Technologie betrifft den optischen In-Line Faser-Stromsensor, wie er in dem am 1. Juli 1997 erteilten
US Patent Nr. 5,644,397 des Erfinders James N. Blake mit dem Titel ”Fiber Optic Interferometric Circuit and Magnetic Field Sensor” beschrieben ist, und welches hier durch Inbezugnahme aufgenommen wird. Optische Fasersensoren sind auch in dem am 9. Dezember 1997 erteiltenUS Patent Nr. 5,696,858 des Erfinders James N. Blake mit dem Titel ”Fiber Optics Apparatus and Method for Accurate Current Sensing” und demUS Patent Nr. 6,188,811 des Erfinders James N. Blake mit dem Titel ”Fiber Optic Current Sensor” beschrieben, deren Offenbarungen ebenfalls durch Inbezugnahme hier aufgenommen werden. - Es ist demgemäss wünschenswert, derartige optische Stromsensoren für die Verwendung in beispielsweise Differenz-Schutzschemata anzupassen, um Übertragungsleitungen zu überwachen.
- Zusammenfassung
- Es wird ein optisches Master-Slave-Stromsensorsystem zum Messen von beispielsweise Differenzströmen auf einer Übertragungsleitung beschrieben. Der Slave-Stromsensor kann periodisch re-kalibriert werden (oder es kann ein Kompensationswert erneut berechnet werden), und zwar auf der Basis der gemittelten Ausgabe des Master, und der Slave-Sensor kann ohne Spannungsversorgung und entfernt von einer Schaltungsanordnung angeordnet sein, welche seine Messungen empfängt. Eine Überwachung der Einsatztauglichkeit und eine Fehlerortung können auch unter Verwendung des optischen Master-Slave-Stromsensorsystems durchgeführt werden, und zwar optional in Verbindung mit einem oder mehreren Spannungssensoren.
- Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Messen von Differenzströmen in einer Übertragungsleitung unter Verwendung eines Master-Stromsensors und eines Slave-Stromsensor die Schritte Messen eines ersten elektrischen Stromwerts an einem ersten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines Master-Stromsensors; Messen eines zweiten elektrischen Stromwerts an einem zweiten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines Slave-Stromsensors, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor ein optischer Stromsensor ist; Bestimmen des elektrischen Differenzstroms basierend auf dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert; und Re-Kalibrieren einer Ausgabe des Slave-Stromsensors basierend auf einer Ausgabe des Master-Stromsensors.
- Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen einen Master-Stromsensor, der dazu konfiguriert ist, einen ersten elektrischen Stromwert zu messen; einen Slave-Stromsensor, welcher dazu konfiguriert ist, einen zweiten elektrischen Stromwert zu messen, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor ein optischer Stromsensor ist; und eine Steuerung, welche dazu konfiguriert ist, Messungen von dem Master-Stromsensor und dem Slave-Stromsensor zu empfangen, und welche dazu konfiguriert ist, den elektrischen Differenzstrom basierend auf dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert zu bestimmen, und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, den zweiten elektrischen Stromwert basierend auf einer Ausgabe des Master-Stromsensors zu kompensieren.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die beiliegenden Zeichnungen stellen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, worin
-
1 einen ersten herkömmlichen faseroptischen Stromsensor zeigt, -
2 einen zweiten herkömmlichen faseroptischen Stromsensor zeigt, -
3 ein Blockdiagramm ist, welches eine herkömmliche rückgekoppelte Steuerschaltung zeigt, -
4 optische Maser-Slave-Stromsensoren zeigt, welche dazu verwendet werden, für eine Übertragungsleitung Differenzschutz gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, und -
5 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zum Messen elektrischer Differenzströme in einer Übertragungsleitung unter Verwendung von Master-Slave-Stromsensoren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt. - Detaillierte Beschreibung
- Die nachfolgende detaillierte Beschreibung der Erfindung nimmt auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Elemente. Zudem beschränkt die nachfolgende detaillierte Beschreibung die Erfindung nicht, während der Bereich der Erfindung durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
- Als Grundlage für die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird zunächst ein faseroptischer Stromsensor als
1 wiedergegeben, wie er in dem oben durch Inbezugnahme aufgenommenen Patent'811 offenbart ist. Darin breitet sich Licht von einer Lichtquelle10 über einen Koppler11 und Polarisierer12 hin zu einem 45-Grad-Spleiß13 aus, wo es sich in die beiden Polarisationszustände zu gleichen Teilen aufteilt, welche über den Rest der optischen Schaltung beibehalten werden. Ein piezoelektrischer (PZT) Doppelbrechungsmodulator14 moduliert die Phasen des Lichts in den beiden Polarisationszuständen differentiell. Der Modulator14 wird von einem Modulatorsignalgenerator71 getrieben, welcher ein elektrisches, periodisches, wechselndes Signal bereitstellt, welches entweder Rechteck- oder Sinuswellenform hat. Das Licht breitet sich dann durch eine Verzögerungsleitung15 , durch einen Modenwandler16 , welcher die beiden linearen Polarisationszustände in zwei zirkulare Polarisationszustände umwandelt, und durch eine optimierte Sensorwicklung17 hindurch aus. Die optimierte Sensorwicklung17 ist um einen Strom tragenden Draht18 , wie beispielsweise eine Übertragungsleitung, gewunden. Das Licht wird an einer reflektierenden Terminierung19 reflektiert und nimmt seinen Weg durch die optische Schaltung zurück, bis es schließlich an einem Detektor20 angelangt. Ein nicht rückgekoppelter Signalprozessor21 wandelt das detektierte Signal in eine Ausgabe22 um, welche den in dem stromtragenden Draht18 fließenden Strom angibt. Das'811 Patent beschreibt auch Ausführungsformen, in denen ein Faraday-Rotator und ein Modenwandler anstatt des doppelbrechenden Modulators14 verwendet werden kann, um einen Stromsensor passiv voreinzustellen, wie dies nachfolgend diskutiert wird. - Der Koppler
11 kann als optische 3dB-Koppelvorrichtung implementiert sein, welche in das System jedoch auch intrinsische optische Verluste einführt. Intrinsische optische Verluste beziehen sich auf Verluste, welche in dem faseroptischen Stromsensor unter der Annahme von idealen Vorrichtungscharakteristiken existieren, und sie schließen externe Verluste der Vorrichtungen selbst aus, wie beispielsweise Verluste, die optischen Spleißen zugeordnet werden können. Beispielsweise wird ein Teil (zum Beispiel etwa die Hälfte) des von der Lichtquelle10 erzeugten Lichts durch den Koppler11 in die optische Faser24 eingekoppelt, während sich das Licht von der Lichtquelle10 vorwärts zu dem reflektierenden Abschluss19 ausbreitet, und es breitet sich in eine Richtung weg von dem Detektor20 aus (wie dies durch den Pfeil A dargestellt ist). Diese Lichtenergie kann absorbiert oder auf eine andere Weise abgegeben werden, und sie wird für die Strommessung nicht verwendet. Der Rest des Lichts (dargestellt durch einen Pfeil B) breitet sich hin zu dem reflektierenden Abschluss19 aus, wie dies vorangehend beschrieben wurde, wobei jedoch die Hälfte dieses Lichts in dem Polarisator12 verloren geht. Wenn das Licht von dem reflektierenden Abschluss19 zurückkommt, erfährt es wiederum Verluste, wenn es den Polarisator12 passiert. Wenn zum Zwecke der Erläuterung angenommen wird, dass der Modulator14 dazu ausgelegt ist, den Stromsensor auf den Quadraturpunkt (nachfolgend beschrieben) voreinzustellen, werden die dem Polarisator12 zugeordneten intrinsischen optischen Verluste auf dem Rückweg wiederum etwa die Hälfte der hindurch laufenden Lichtenergie betragen. Das verbleibende Licht wird wiederum in die optische Faser24 eingekoppelt, was dazu führt, dass ein Teil des Lichts (dargestellt durch einen Pfeil C) sich hin zum Detektor20 ausbreitet und ein anderer Teil (dargestellt durch einen Pfeil D) hin zur Quelle weiterläuft. Unter Berücksichtigung der intrinsischen Verluste kommt somit nur etwa ein Sechzehntel der ursprünglich durch die Lichtquelle10 erzeugten Lichtenergie tatsächlich zum Detektor20 zurück. - Gemäß einer weiteren bekannten optischen Strommesskonfiguration können optische Verluste in solchen faseroptischen Stromsensoren durch die Verwendung eines polarisierenden Strahlteilers reduziert werden, um Licht während der Vorwärtsausbreitung zum reflektierenden Abschluss und während des Rücklaufs zum Detektor zu leiten. Ein Beispiel ist in
2 dargestellt. Darin emittiert eine Lichtquelle50 (zum Beispiel eine Superlumineszenzdiode (SLED)) Licht mit einem zufälligen Polarisationszustand, welches in eine optische single mode (SM) Faser51 eingekoppelt wird. Das Licht kann optional durch einen Depolarisator52 depolarisiert werden, so dass der Polarisationszustand des von dem Depolarisator52 ausgegebenen Lichts etwa eine Hälfte Licht mit einem ersten linearen Polarisationszustand und den Rest des Lichts mit einem zweiten linearen Polarisationszustand enthält, welcher orthogonal zu dem ersten linearen Polarisationszustand ist. - Das depolarisierte Licht breitet sich hin zu dem polarisierenden Strahlteiler (PBS)
54 aus, in den es durch einen Anschluss55 eintritt. Der polarisierende Strahlteiler54 arbeitet derart, dass er das depolarisierte Licht in zwei orthogonale Polarisationskomponenten aufteilt. Eine Polarisationskomponente (dargestellt durch einen Pfeil A) wird von einer Teilerverbindung innerhalb des PBS54 zurückreflektiert und wird im wesentlichen innerhalb der Vorrichtung gestreut (obwohl etwas Licht durch den Anschluss55 zurückreflektiert werden könnte) und die andere Polarisationskomponente (repräsentiert durch einen Pfeil B) wird durch einen Anschluss57 des PBS hindurch transmittiert. Somit arbeitet der PBS54 in der Vorwärts-Ausbreitungsrichtung (das heißt von der Quelle50 zu dem reflektierenden Abschluss56 ) als ein Polarisator, so dass Licht mit einem einzigen linearen Polarisationszustand zu dem Faraday-Rotator58 geführt wird. - Das linear polarisierte Licht, welches auf den Faraday-Rotator
58 trifft, kann als zwei im wesentlichen gleiche zirkular polarisierte Teilwellen, wie zum Beispiel eine rechts-zirkular (RHC) polarisierte Teilwelle und eine links-zirkular (LHC) polarisierte Teilwelle, betrachtet werden. Der Faraday-Rotator58 arbeitet dahingehend, dass er passiv eine Voreinstellung zwischen der RHC Teilwelle und der LHC Teilwelle einführt, um die Empfindlichkeit des Detektors für eine Menge des durch den Draht59 fließenden Stroms zu verbessern, wie dies nachfolgend detaillierter in Bezug auf3 beschrieben wird. In dieser beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt der Faraday-Rotator58 eine Phasenverschiebung von +22,5° auf die RHC Teilwelle oder die LHC Teilwelle und eine Phasenverschiebung von –22,5° auf die andere Teilwelle ein. Die so voreingestellte Lichtenergie wird dann hin zu einer Viertel-Wellenplatte (λ/4)60 ausgegeben, welche als ein Modenwandler arbeitet, um das zirkular polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht umzuwandeln. - Das linear polarisierte Licht wird dann über eine polarisationserhaltende (PM) Faser
61 hin zu einer weiteren Viertel-Wellenplatte62 geführt, welche als ein Modenwandler arbeitet, um das linear polarisierte Licht in zirkular polarisiertes Licht zurückzuwandeln. Die Viertel-Wellenplatte60 , die PM Faser61 und die Viertel-Wellenplatte62 sind als ein Mechanismus vorgesehen, um die Polarisationszustände (und insbesondere die relative Phasenverschiebung zwischen den Polarisationszuständen) des Lichts aufrechtzuerhalten, da der Detektor64 dahingehend arbeitet, diese Phasenverschiebung zu detektieren, aus welcher die Größe des durch den Leiter59 fließenden Stroms bestimmt wird. Je nach Art der speziellen Implementierung des faseroptischen Stromsensors gemäß der vorliegenden Erfindung kann die PM Faser61 eine Länge zwischen einem Meter oder zwei oder mehreren Hundert Metern oder mehr aufweisen, über welche es hilfreich ist, die Polarisationszustände der Komponenten und die Phasenverschiebungsinformation aufrechtzuerhalten. Die lineare Polarisation wird dazu verwendet, das Licht über diesen Teil des Systems zu führen, da diese auf magnetische und mechanische Spannungseffekte, welche die Reinheit des Polarisationszustandes der Teilwellen des Lichts beeinträchtigen können, weniger empfindlich ist. - Nach Ausgabe des zirkular polarisierten Lichts von der Viertel-Wellenplatte
62 , tritt es in eine Messfaser66 ein, welche den Draht59 umschließt, dessen Strom überwacht werden soll. Der Detektor64 erreicht seine größte Empfindlichkeit ebenfalls dann, wenn die zirkularen Polarisationszustände in der Messfaser66 gut aufrechterhalten werden. Wie in dem'811 Patent beschrieben, kann eine gewundene doppelbrechende Faser einen zirkularen Polarisationszustand in einem gewissen Maß aufrechterhalten werden. Es kann jedoch wünschenswert sein, dass der zirkulare Polarisationszustand gut aufrechterhalten wird, so dass eine sehr große Länge (Hunderte von Metern) an Messfaser verwendet werden kann. - Wie vorangehend in Bezug auf den in
1 gezeigten optischen Stromsensor beschrieben, wird der durch den Leiter59 fließende Strom eine zusätzliche Phasenverschiebung zwischen der RHC Polarisationsteilwelle und der LHC Polarisationsteilwelle des durch die Messfaser66 laufenden Lichts einführen, und zwar gemäß ΔΦ = VNI, insgesamt 2VNI. Das Licht wird dann den reflektierenden Abschluss56 , wie beispielsweise einen Spiegel, erreichen, wo es zurück durch die Messfaser66 hin zu der Viertel-Wellenplatte62 reflektiert wird. Während der Ausbreitung zurück durch die Messfaser66 werden die RHC Teilwelle und die LHC Teilwelle des Lichts eine zweite Phasenverschiebung von 2VNI erfahren, das heißt insgesamt 4VNI in den zwei Durchläufen. Diese zweite Fasenverschiebung wird zu der ersten Fasenverschiebung kumulativ sein (anstatt sie zu reduzieren), da sich die Polarisationsrichtungen der RHC Teilwelle und der LHC Teilwelle beim Auftreffen auf den reflektierenden Abschluss umkehren und das Licht das durch den durch den Leiter59 fließenden Strom erzeugte magnetische Feld in die umgekehrte Richtung durchläuft. - Das Licht wird durch die Viertel-Wellenplatte
62 für den Rückweg durch die PM Faser61 zurück in linear polarisiertes Licht konvertiert und durch die Viertel-Wellenplatte60 dann zurück in zirkular polarisiertes Licht konvertiert. Das Licht wird durch den Faraday-Rotator58 erneut fasenverschoben, so dass die zwischen der RHC Teilwelle und der LHC Teilwelle eingeführte kumulative Fasenverschiebung 90° + 4VNI ist. Das von dem Faraday-Rotator58 ausgegebene Licht läuft dann weiter zu dem PBS54 . Ein Teil des von dem Faraday-Rotator58 ausgegebenen Lichts (ein Teil, welcher von der entlang der Hin- und Rückwege eingeführten kumulativen Phasenverschiebung abhängt) wird eine solche Polarisation aufweisen, welche dazu führt, dass es von der Wegachse des Faraday-Rotators58 reflektiert wird und durch den Anschluss65 des PBS54 herausgerichtet wird, hin zu dem Detektor64 (wie dies durch einen Pfeil C in2 dargestellt ist). Der Rest des Lichts wird durch den Anschluss55 des PBS54 zurück hin zur Quelle50 transmittiert (wie dies durch einen Pfeil D in2 dargestellt ist) und kann, je nach Wunsch, isoliert oder absorbiert werden. In diesem Zusammenhang ist der Anschluss65 des PBS54 der ”nicht reziproke Anschluss”, da das durch den Pfeil C repräsentierte Licht auf seinem Rückweg durch einen anderen Anschluss verlässt als den Anschluss, durch welchen es in den PBS54 auf seinem Hinweg eingetreten ist. Umgekehrt tritt der durch den Pfeil D repräsentierte Teil des zurückkommenden Lichts aus dem PBS54 durch den reziproken Anschluss55 aus. Somit detektiert dieser Typ von faseroptischem Stromsensor die Intensität des durch den nicht reziproken Anschluss eines polarisierenden Strahlteilers zurückgegeben Lichts, um den durch den gemessenen Leiter59 fließenden Strom zu messen. - Man erkennt, dass vorangehend einfache Beispiele verschiedener faseroptischer Stromsensoren angegeben wurden, welche in nachfolgend beschriebenen Differenz-Schutzschemata eingesetzt werden können, und dass stattdessen andere Typen von faseroptischen Stromsensoren verwendet werden können. Es werden verschiedene Variationen und Permutationen der vorangehend beschriebenen beispielhaften Stromsensoren in Betracht gezogen. Beispielsweise kann der Detektor
64 an einen (nicht rückgekoppelten Signalprozessor) angeschlossen sein, um einen Strom zu bestimmen, welcher im Zusammenhang mit der detektierten Phasenverschiebung steht, und zwar auf eine ähnliche Weise wie dies in1 dargestellt ist. Alternativ kann der Detektor64 an einen rückgekoppelten Signalprozessor250 angeschlossen sein, welcher einen Stromgenerator62 treibt, welcher einen phasenaufhebenden Strom erzeugt, wie dies in3 gezeigt ist, welche nur einen Teil des faseroptischen Stromsensors zeigt. Der phasenaufhebende Strom hebt die durch den Strom in dem Strom führenden Draht59 erzeugte nicht reziproke Phasenverschiebung im wesentlichen auf. Eine weitere Variante liegt darin, dass der Faraday-Rotator58 und die Viertel-Wellenplatte60 durch einen Doppelbrechungsmodulator und eine Verzögerungsspule ersetzt sein können. Bei solchen Ausführungsformen kann die Viertel-Wellenplatte60 weggelassen werden, da der Doppelbrechungsmodulator auf linear polarisiertes Licht wirkt. Die Kombination mit dem Faraday-Rotator hat jedoch den Vorteil, dass dies eine passive Vorrichtung ist und deshalb keine Leistung benötigt. Die optischen Elemente54 ,58 und60 können als eine einzige Einheit zusammengefügt sein oder sie können diskret implementiert sein. Zudem kann ein Schild, beispielsweise eine Leitungsschleife, nahe dem Faraday-Rotator58 angeordnet sein, um den Faraday-Rotator gegenüber möglicherweise vorhandenen starken Magnetfeldern abzuschirmen, falls dieser Teil des faseroptischen Stromsensors nahe dem Leiter59 angeordnet ist. - Differenz-Schutzschema unter Verwendung optischer Stromsensoren
- Gemäß beispielhafter Ausführungsformen werden optische Master-Slave-Stromsensoren verwendet, um die Strommessungen durchzuführen, welche dazu verwendet werden, Differenzstrom-Schutz für beispielsweise Übertragungsleitungen bereitzustellen, und zwar anstelle von Systemen, welche auf Stromwandlern beruhen. Insbesondere wird eine Master-Slawe-Beziehung zwischen zwei optischen Stromsensoren hergestellt, welche Ströme auf der gleichen Leitung an zwei verschiedenen Punkten der Leitung
400 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform messen, wie dies allgemein in4 dargestellt ist. Darin ist ein Stromsensor402 (als Konzept durch seine strommessende Schleife dargestellt) der Master, während der andere Stromsensor404 der Slave ist. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Master-Stromsensor402 oder der Slave-Stromsensor404 als einer der optischen Stromsensoren implementiert sein, wie sie vorangehend unter Bezugnahme auf die1 bis3 beschrieben wurden. - Der optische Master-Stromsensor
402 wird somit dazu verwendet, Messwerte des durch die Leitung400 an dem Punkt A fließenden Stroms aufzunehmen, während der optische Slavstromsensor404 dazu verwendet wird, Messwerte des durch die Leitung400 an dem Punkt B fließenden Stroms aufzunehmen. Die durch den optischen Stromsensor402 aufgenommenen Messwerte werden über eine Faserverbindung405 zurück zu einer elektrischen Schaltungsanordnung (”electronics box”) (EB)406 übertragen. Die Punkte A und B können beträchtliche Abstände von zum Beispiel bis zu 10 km (oder mehr) aufweisen, oder sie können beispielsweise Übergänge der Leitung400 von oberirdisch nach unterirdisch aufweisen, deren Bedeutung nachfolgend detailliert beschrieben wird. - Der mittlere (oder momentane) von dem Slave-Stromsensor
404 über eine Zeitdauer gemessene Strom wird in beispielsweise der elektrischen Schaltungsanordnung406 (welche in einer Zwischenstation408 enthalten sein kann oder auch nicht darin enthalten ist) re-kalibriert, um mit dem mittleren (oder momentanen) Strom des Master-Stromsensors402 überein zu stimmen. Dies kann beispielsweise dadurch implementiert sein, dass ein digitaler Multiplizierer in dem Signalprozessierungspfad für den optischen Slave-Stromsensor in der Elektronikanordnung406 enthalten ist, welcher die von dem optischen Slave-Stromsensor erhaltenen Messungen kompensiert. Beispielsweise kann ein Verhältnis von Langzeit-Mittelwerten des Master-Sensors und des Slave-Sensors als eine Eingabe für den Multiplizierer verwendet werden, um die erhaltenen Werte des Slave zu kompensieren. Zusätzlich können zwei Sätze von dreiphasiger Messelektronik in der gleichen elektrischen Schaltungsanordnung406 enthalten sein, welche beispielhafte Ausführungsformen der elektronischen Implementierung des Master-Slave-Verhältnisses ermöglichen, die integral mit der Funktion der Anordnung ausgeführt ist, welche durch eine Leistungsversorgung (PS)401 gespeist sein kann. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann dieses Langzeitmittel die Größenordnung von 15 min betragen, wobei jedoch der Fachmann erkennt, dass andere Zeitdauern verwendet werden können. Diese Master-Slave-Beziehung zwischen den optischen Stromsensoren402 und404 verhindert, dass die Skalierungsfaktoren der zwei Sensoren auseinander driften, so dass die Differenz zwischen deren gemessenen Strömen über die Zeit im wesentlichen die gleiche bleibt, und zwar unabhängig davon, dass momentane Änderungen ihrer Messungen aufgrund von Fehlern in der Leitung auftreten können. - Wenn zwischen den Sensoren
402 und404 ein kurzzeitiger Fehler besteht (beispielsweise wenn die Leitung404 Überschläge zu einer anderen Leitung oder zur Masse aufweist oder ein Blitz zwischen zwei Punkten einschlägt, dann werden die durch die zwei Sensoren402 und404 fließenden Ströme verschieden sein. Wie vorangehend beschrieben, kann dann Differenz-Stromschutz basierend auf den durch diese optischen Stromsensoren bereitgestellten Messwerten implementiert sein, wie dies in dem vorangehend durch Inbezugnahme einbezogenenUS Patent Nr. 6,518,767 beschrieben ist. Der Vorteil des Einsatzes einer Master-Slave-Beziehung zwischen den zwei Sensoren402 und404 gemäß diesen beispielhaften Ausführungsformen liegt darin, dass mit der Master-Slave-Beziehung die absolute Genauigkeit der einzelnen optischen Sensoren402 und404 wesentlich reduziert sein kann. - Es sei angenommen, dass bei einem illustrativen Differenz-Schutzschema verlangt ist, dass ein Differenz-Strom von 1% zuverlässig überwacht wird. Ohne eine Master-Slave-Beziehung müsste jeder einzelne Sensor eine Genauigkeit von besser als ±0,5% über die Lebensdauer eines Sensors aufrechterhalten. Bei der gemäß dieser beispielhaften Ausführungsformen eingesetzten Master-Slave-Beziehung kann die Langzeitgenauigkeit der einzelnen Sensoren sehr wohl auf ±10% reduziert werden. Die einzige Anforderung liegt darin, dass die Sensoren während der Kontrolldauern (beispielsweise alle 15 min) zwischen den Re-Kalibrierungen des Slave-Sensors nicht um mehr als ±0,5% driften.
- Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei welcher beispielsweise sowohl Differenz-Strom- und Absolut-Strom-Messungen gewünscht sind, kann ein Differenz-Strommesssystem einen hochgenauen optischen Stromsensor (welcher Strom beispielsweise mit einer Genauigkeit von ±1% seines tatsächlichen Werts oder genauer misst) und einen nicht so genauen optischen Stromsensor (welcher Strom beispielsweise mit einer Genauigkeit misst, die bezüglich des tatsächlichen Stromwerts um mehr als 1%, wie beispielsweise ±10% oder mehr variiert) verwenden. Der hochgenaue optische Stromsensor kann als der Master
402 verwendet werden, und der nicht so genaue optische Stromsensor kann als der Slave404 verwendet werden. Dann kann der hochgenaue Stromsensor402 dazu verwendet werden, die absoluten Strommessungen für die Leitungen400 bereitzustellen, während die beiden Sensoren402 und404 gemeinsam die Differenzmessungen für die Leitungen400 bereitstellen. Wie vorangehend beschrieben, sind einige beispielhafte Stromsensoren aktive optische Stromsensoren, welche beispielsweise einen PZT-basierten Sensor verwenden, während andere beispielhafte Sensoren passive optische Stromsensoren sind, welche beispielsweise einen auf einen Faraday-Rotator-basierenden Sensor verwenden. - Diese verschiedenen Typen von optischen Sensoren haben verschiedene Eigenschaften, welche wenigstens teilweise dazu verwendet werden können, beispielhafte Differenz-Schutzschemata gemäß diesen beispielhaften Ausführungsformen aufzubauen. Beispielsweise ist der aktive (PZT-basierte) optische Stromsensor sehr genau, während der passive (Faraday-Rotator-basierte) Sensor weniger genau ist. Jedoch hat der passive optische Stromsensor zwei wesentliche praktische Vorteile gegenüber dem aktiven, PZT-basierten optischen Stromsensor. Der erste liegt darin, dass der passive optische Stromsensor im Vergleich zu dem aktiven optischen Stromsensor das weniger kostende Produkt ist. Zweitens benötigt der passive optische Stromsensor keine elektrischen Leitungen zwischen dem Sensor und der Elektronik und kann bis zu 10 km entfernt von dem Kontrollraum angeordnet sein. Dies ermöglicht es, Differenz-Ströme 10 km auseinander liegend ohne jegliche elektrische Verdrahtung (mit nur der faseroptischen Verbindung
405 ) zu messen. Diese Ausführungsform ist insbesondere nützlich für die Messung von Differenz-Strömen in unterirdischen Übertragungsleitungen. - Somit kann, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, der optische Master-Stromsensor
402 als einer der vorangehend beschriebenen optischen Sensoren (1 bis3 ) implementiert sein, welcher einen Sensor vom PZT-Typ verwendet, während er optische Slave-Stromsensor404 als einer der vorangehend beschriebenen optischen Sensoren (1 bis3 ) implementiert sein kann, welcher einen Faraday-Rotator verwendet. Diese Konfiguration kann nützlich sein, wennn beispielsweise sowohl absolute Strommessungen und Differenz-Strommessungen an der Leitung400 gewünscht sind. Wenn andererseits nur Differenz-Schutz gewünscht ist, könnten passive optische Stromsensoren als der optische Master-Stromsensor402 und der optische Slave-Stromsensor404 in4 eingesetzt werden. Obwohl diese zwei beispielhaften Ausführungsformen aus den oben beschriebenen Gründen potentiell besonders nützlich sind, zieht es die vorliegende Erfindung auch in Betracht und enthält ausdrücklich auch die beiden anderen Fälle, das heißt (1) wobei der Master402 ein passiver optischer Stromsensor und der Slave404 ein aktiver optischer Stromsensor ist und (2) wobei beide optische Sensoren als aktive optische Stromsensoren implementiert sind. - Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen besteht somit keine Notwendigkeit für eine spannungsversorgte Infrastruktur an dem entfernten Ende des Messsystems, wo beispielsweise der optische Slave-Stromsensor
404 angeordnet ist. In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass die Spannungsversorgung410 nur an einem Ende des Systems nahe der Elektronikanordnung406 und dem optischen Master-Stromsensor402 angeordnet ist. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass der entfernte Sensor beispielsweise an einem Übergang von oberirdisch nach unterirdisch in der Stromleitung400 installiert ist, was an dem Rand einer Hausaufteilung und an dem Rand einer Stadt üblich ist, und es ist insbesondere nützlich zum Schutz von unterirdischen Stromkabeln. Indem beispielsweise Stromsensoren an beiden Seiten der unterirdischen Stromleitung vorgesehen werden, wird es möglich, direkt zu detektieren, ob ein Fehler in dem oberirdischen Teil der Leitung oder in dem unterirdischen Teil der Leitung vorliegt. Auf diese Weise sollten, wenn der Fehler in dem oberirdischen Teil der Leitung400 vorliegt die in der Zwischenstation408 vorgesehen Stromkreisunterbrecher automatisch wieder geschlossen werden, nachdem sich der Fehler geklärt hat. Fehler in oberirdischen Leitungen sind typischerweise temporär, und die Spannung sollte automatisch wieder hergestellt werden, nachdem die Stromkreisunterbrecher während einer kurzen Zeit unterbrochen haben. - Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Fehler in dem unterirdischen Teil der Stromleitung
400 vorliegt, ist es nicht wünschenswert, die Stromkreisunterbrecher automatisch wieder zu schließen, nachdem sich der Fehler geklärt hat, da das Problem bei unterirdischen Leitungen wahrscheinlich nicht temporär ist. Somit kann das Schema zum erneuten Schließen der Stromkreisunterbrecher in Abhängigkeit davon variieren, ob festgestellt wird, dass der Fehler oberirdisch oder unterirdisch ist. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen, welche Sensoren an entgegengesetzten Seiten des unterirdischen Teils der Leitung400 aufweisen, kann das System direkt sagen, ob der Fehler unterirdisch (zwischen den Sensoren) oder oberirdisch (nicht zwischen den Sensoren) liegt. Wenn die zwei Sensoren402 und404 an entgegengesetzten Enden einer unterirdischen Leitung positioniert sind und wenn der Fehler in dem unterirdischen Teil der Leitung lokalisiert wird, dann werden die zwei Sensoren402 und404 verschiedene Strommesswerte bereitstellen. Wenn hingegen der Fehler in dem oberirdischen Teil der Leitung vorliegt, werden diese beiden Sensoren402 und404 an den entgegengesetzten Seiten des unterirdischen Teils der Leitung die gleichen oder ähnliche Strommesswerte bereitstellen. Beispielhafte Ausführungsformen erlauben es der Zwischenstation408 somit beispielsweise, eine Entscheidung dahingehend durchzuführen, ob die Unterbrecher wieder geschlossen werden oder nicht, und zwar durch Messungen, welche durch die Elektronikanordnung406 bereitgestellt werden. - Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Messen von elektrischem Differenz-Strom in einer Übertragungsleitung unter Verwendung von optischen Master-Stromsensoren und Slave-Stromsensoren somit die in dem Flussdiagramm der
5 gezeigten Schritte umfassen. Darin wird in einem Schritt500 ein erster elektrischer Stromwert an einem ersten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines optischen Master-Stromsensors gemessen. Ein zweiter elektrischer Stromwert wird an einem zweiten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines optischen Slave-Stromsensors gemessen, wie dies in Schritt502 gezeigt ist. Der elektrische Differenz-Strom wird basierend auf dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert bestimmt, wie dies in Schritt504 gezeigt ist. In Schritt506 wird eine Ausgabe des optischen Slave-Stromsensors basierend auf einer Ausgabe des optischen Master-Stromsensors re-kalibriert. Obwohl die4 und5 zeigen, dass sowohl der Master-Stromsensor402 und der Slave-Stromensor404 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform optische Stromsensoren sind, ist zu beachten, dass, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben wird, wenigstens einer dieser Sensoren402 und404 gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen unter Verwendung von nicht-optischer Strommesstechnologie implementiert sein kann. - Die vorangehenden beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen es beispielsweise, Fehlererfassung und Fehlerlokalisierung durchzuführen. Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen kann das in
4 gezeigte System zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden, die Einsatztauglichkeit der Stromleitung400 zwischen den beiden Sensoren402 und404 zu überwachen. Hierbei ist zu beachten, dass die Stromleitung400 insbesondere bei großen Abständen zwischen Punkt A und Punkt B typischerweise als eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitungsabschnitten aufgebaut ist. Eine verschlechterte Leitung neigt dazu, dass an ihren Verbindungspunkten kleine wiederkehrende Funken auftreten, welche auf Masse überschlagen. Diese kleinen wiederkehrenden Funken führen zu Messungen durch die Sensoren402 und404 , welche die Existenz eines verrauschten Differenz-Stroms auf der Leitung404 zeigen. Im allgemeinen führen solche wiederkehrenden Funken in beispielsweise einem unterirdischen Abschnitt (oder jeglichem Abschnitt) der Leitung400 zwischen zwei Sensoren402 und404 dazu, dass Strom durch einen Sensor402 anders fließt als durch den anderen Sensor404 , und zwar aufgrund der Funken in Abschnitten zwischen den beiden Sensoren. Beispielsweise kann etwas von dem Strom, der von der Leitung nach Masse fließt, an einer gegebenen Verbindung von einer Seite der Leitung zwischen den beiden Sensoren gezogen werden, während etwas von dem Strom von der anderen Seite gezogen werden kann. Somit kann eine die Einsatztauglichkeit überwachende Funktion, welche beispielsweise innerhalb der Elektronikanordnung406 und/oder der Zwischenstation408 angeordnet sein kann, die durch die Sensoren402 und404 bereitgestellten Messungen verwenden, um beispielsweise das Rauschen in den Messungen an dem Punkt A relativ zu dem Rauschen in den Messungen an dem Punkt B vergleichen und als ein Zeichen für die Einsatztauglichkeit der Leitung400 verwenden. Insbesondre wird erwartet, dass bei einer ”einsatztauglichen” Leitung400 , das heißt einer Leitung mit relativ wenig Funken oder Überschlägen nach Masse an den Verbindungspunkten, das Rauschen an den Punkten A und B im wesentlichen ähnlich ist, während bei einer ”nicht einsatztauglichen” Leitung400 , das heißt einer Leitung mit mehr nennenswerten Funken oder Überschlägen nach Masse an den Verbindungspunkten, eine wesentliche Differenz in dem an den Punkten A und B gemessenen Rauschen vorliegt, wobei beispielsweise die Rauschwerte an den Punkten A und B zueinander anti-korreliert wären, und eine Größe von solchem anti-korrelierten Rauschen kann dazu verwendet werden, die relative Einsatztauglichkeit einer Übertragungsleitung400 zu bestimmen. Das Überwachen der Einsatztauglichkeit gemäß einer solchen beispielhaften Ausführungsform erlaubt es beispielsweise, Erneuerungspläne für Abschnitte der Leitung400 intelligent zu priorisieren. - Obwohl die obigen beispielhaften Ausführungsformen ihr Augenmerk auf optische Strommessungen unter Verwendung einer Kombination eines optischen Master-Stromsensors und eines optischen Slave-Stromsensors richten, schließen solche beispielhafte Ausführungsformen die Verwendung von ebenfalls Spannungsmessungen, beispielsweise unter Verwendung von optischen Spannungsmessvorrichtungen, nicht aus. Beispielsweise kann die vorangehend unter Bezugnahme auf
4 erläuterte Differenz-Strommessvorrichtung mit einem Fehlerlokalisierungsstation (gelegentlich ”Abstandsstation” genannt) kombiniert werden. Um diese Fehlerlokalisierung durchzuführen, kann Spannungsinformation an einem Ende der Leitung400 verwendet werden, beispielsweise an der Elektronikanordnung406 , welche normalerweise an einer Unterstation zusammen mit geeigneten Spannungssensoren angeordnet ist. Durch Vergleichen von Strömen und Spannungen während eines Fehlers, kann der Ort des Fehlers zumindest grob bestimmt werden. - Die vorangehend beschriebenen Funktionen, wie beispielsweise das Bestimmen eines Differenz-Stromwerts und/oder Kompensationswertes, welche von dem optischen Slave-Stromsensor erhalten werden, kann in der Elektronikanordnung
406 , welche separat von der Zwischenstation408 ist, durchgeführt werden, oder dies kann in der Zwischenstation selbst oder an einem anderen Ort/Vorrichtung/Gehäuse durchgeführt werden, welche gemeinsam als ”Steuerung” bezeichnet werden. Obwohl die vorangehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sowohl den Master-Sensor als auch den Slave-Sensor als optische Sensoren beschreiben, ist ferner nicht verlangt, dass beide Stromsensoren optische Stromsensoren sind. Alternativ kann einer der Sensoren ein nicht-optischer Stromsensor, wie beispielsweise ein Übertrager-basierter Stromsensor sein. Gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen kann es jedoch wünschenswert sein, dass wenigstens einer der Stromsensoren ein optischer Stromsensor ist, wie beispielsweise ein Sensor, der an einem Ort angeordnet ist, wo es schwierig ist, die Vorrichtung mit Energie zu versorgen und/oder welcher entfernt von der Steuerung angeordnet ist. - Die vorangehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen für die vorliegende Erfindung in jeglicher Hinsicht erläuternd und nicht beschränkend sein. Es sind somit viele Variationen der detaillierten Implementierung der vorliegenden Erfindung möglich, welche vom Fachmann aus der hier enthaltenen Beschreibung abgeleitet werden können. Alle solche Variationen und Abwandlungen werden als im Bereich und im Geiste der vorliegenden Erfindung gemäß den nachfolgenden Ansprüchen enthalten angesehen. Kein Element, kein Vorgang und keine Anweisung, welche in der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung enthalten sind, sollen als kritisch oder essentiell für die Erfindung ausgelegt werden, außer wenn dies explizit so beschrieben ist. Zudem wird der Artikel ”ein” wie er hier verwendet wird, so verstanden, dass er ein oder mehrere Elemente umfasst.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 61/241474 [0001]
- US 6581767 [0004]
- US 5644397 [0006]
- US 5696858 [0006]
- US 6188811 [0006, 0018, 0018, 0024]
- US 6518767 [0031]
Claims (24)
- Verfahren zum Messen von Differenzströmen in einer Übertragungsleitung unter Verwendung eines Master-Stromsensors und eines Slave-Stromsensor, wobei das Verfahren umfasst: Messen eines ersten elektrischen Stromwerts an einem ersten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines Master-Stromsensors; Messen eines zweiten elektrischen Stromwerts an einem zweiten Ort der Übertragungsleitung unter Verwendung eines Slave-Stromsensors, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor ein optischer Stromsensor ist; Bestimmen des elektrischen Differenzstroms basierend auf dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert; und Re-Kalibrieren einer Ausgabe des Slave-Stromsensors basierend auf einer Ausgabe des Master-Stromsensors.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Re-Kalibrierens periodisch ausgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Re-Kalibrierens ferner umfasst: Re-Kalibrieren der Ausgabe des Slave-Stromsensors durch Multiplizieren der Ausgabe des Slave-Stromsensors mit einem Verhältnis aus einer mittleren Ausgabe des Master-Stromsensors zu einer mittleren Ausgabe des Slave-Stromsensors.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine relative hohe Genauigkeit aufweist, so dass der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einer Genauigkeit von einem Prozent oder weniger eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden elektrischen Stroms zu messen.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine relativ niedrige Genauigkeit aufweist, so dass der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einer Genauigkeit größer als ein Prozent eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden Stroms zu messen.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einem Fehler von mehr als zehn Prozent eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden Stroms zu messen.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine passive, nicht mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung ist.
- Verfahren nach Anspruch 7, wobei die passive nicht mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung einen Faraday-Rotator umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine aktive, mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung ist.
- Verfahren nach Anspruch 9, wobei die aktive, gespeiste Vorrichtung einen piezoelekrischen Doppelbrechungsmodulator umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Verwenden des ersten elektrischen Stromwerts und des zweiten elektrischen Stromwerts, um eine Einsatztauglichkeit der Übertragungsleitung zu überwachen.
- Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Bestimmen einer Größe eines anti-korrelierten Rauschens, welches dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert zugeordnet ist, um die Einsatztauglichkeit der Übertragungsleitung zu überwachen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen umfassend: einen Master-Stromsensor, der dazu konfiguriert ist, einen ersten elektrischen Stromwert zu messen; einen Slave-Stromsensor, welcher dazu konfiguriert ist, einen zweiten elektrischen Stromwert zu messen, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor ein optischer Stromsensor ist; und eine Steuerung, welche dazu konfiguriert ist, Messungen von dem Master-Stromsensor und dem Slave-Stromsensor zu empfangen, und welche dazu konfiguriert ist, den elektrischen Differenzstrom basierend auf dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert zu bestimmen, und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, den zweiten elektrischen Stromwert basierend auf einer Ausgabe des Master-Stromsensors zu kompensieren.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, ferner umfassend: einen Multiplizierer, der dazu konfiguriert ist, den zweiten elektrischen Stromwert mit einem Verhältnis aus einer mittleren Ausgabe des Master-Stromsensors zu einer mittleren Ausgabe des Slave-Stromsensors zu multiplizieren, um die Kompensation durchzuführen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine relative hohe Genauigkeit aufweist, so dass der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einer Genauigkeit von einem Prozent oder weniger eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden elektrischen Stroms zu messen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine relativ niedrige Genauigkeit aufweist, so dass der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einer Genauigkeit größer als ein Prozent eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden Stroms zu messen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 16, wobei der Master-Stromsensor bzw. der Slave-Stromsensor in der Lage ist, den ersten elektrischen Strom bzw. den zweiten elektrischen Strom mit einem Fehler von mehr als zehn Prozent eines tatsächlichen Wertes des durch die Übertragungsleitung fließenden Stroms zu messen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine passive, nicht mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung ist.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 18, wobei die passive nicht mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung einen Faraday-Rotator umfasst.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei der Master-Stromsensor oder/und der Slave-Stromsensor eine aktive, mit Betriebsenergie gespeiste Vorrichtung ist.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei die aktive, gespeiste Vorrichtung einen piezoelekrischen Doppelbrechungsmodulator umfasst.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, ferner umfassend: ein Einsatztauglichkeitsüberwachungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, den ersten elektrischen Stromwert und des zweiten elektrischen Stromwert zu verwenden, um eine Einsatztauglichkeit der Übertragungsleitung zu überwachen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 22, wobei das Einsatztauglichkeitsüberwachungsmodul ferner dazu konfiguriert ist, eine Größe eines anti-korrelierten Rauschens, welches dem ersten elektrischen Stromwert und dem zweiten elektrischen Stromwert zugeordnet ist, zu bestimmen, um die Einsatztauglichkeit der Übertragungsleitung zu überwachen.
- Optisches System zum Messen von elektrischen Differenzströmen nach Anspruch 13, wobei die Steuerung Teil entweder (a) einer Zwischenstation oder (b) einer von der Zwischenstation separaten Elektronik-Baugruppe ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24147409P | 2009-09-11 | 2009-09-11 | |
US61/241,474 | 2009-09-11 | ||
PCT/US2010/048392 WO2011031945A1 (en) | 2009-09-11 | 2010-09-10 | Master-slave fiber optic current sensors for differential protection schemes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112010003627T5 true DE112010003627T5 (de) | 2012-11-22 |
Family
ID=43732809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112010003627T Withdrawn DE112010003627T5 (de) | 2009-09-11 | 2010-09-10 | Faseroptische Master-Slave-Stromsensoren für Differenz-Schutzschemata |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8922194B2 (de) |
CN (1) | CN102753986B (de) |
DE (1) | DE112010003627T5 (de) |
WO (1) | WO2011031945A1 (de) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9625559B2 (en) * | 2012-10-08 | 2017-04-18 | General Electric Company | Correcting accumulated power in utility meters |
US9488714B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-11-08 | General Electric Company | Methods and systems for continuous calibration of circuit breaker trip units and metering devices |
PT3043189T (pt) | 2013-09-04 | 2017-11-27 | Arteche Centro De Tecnologia A I E | Sistema ótico para identificar falhas em linhas mistas de transmissão de energia |
KR20150038988A (ko) * | 2013-10-01 | 2015-04-09 | 삼성전기주식회사 | 터치 센서 |
US9377489B2 (en) * | 2014-04-15 | 2016-06-28 | General Electric Company | Systems and methods for monitoring fiber optic current sensing systems |
US9689903B2 (en) * | 2014-08-12 | 2017-06-27 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and methods for measuring current |
FR3032353B1 (fr) | 2015-02-06 | 2017-03-10 | Jacques Seguin | Composition pharmaceutique et dispositif pour le traitement de la douleur |
CN104779580B (zh) * | 2015-04-16 | 2018-02-23 | 许继集团有限公司 | 一种光差动保护装置 |
WO2017002020A1 (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-05 | Abb Schweiz Ag | System and method for detecting a fault in an overhead power line |
CN105372477B (zh) * | 2015-12-04 | 2018-09-18 | 华北电力大学(保定) | 干涉式精确电流传感器 |
CN107091950B (zh) * | 2016-02-16 | 2021-01-19 | 姚晓天 | 基于光学传感原理集成了温度传感的反射式电流和磁场传感器 |
CN107621587A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-01-23 | 大唐观音岩水电开发有限公司 | 一种基于光学电流互感器的接地短路故障判别方法 |
CN106058832B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-10-16 | 重庆新世杰电气股份有限公司 | 一种就地快速隔离的实现方法 |
US10788517B2 (en) | 2017-11-14 | 2020-09-29 | Analog Devices Global Unlimited Company | Current measuring apparatus and methods |
US10712369B2 (en) | 2018-03-23 | 2020-07-14 | Analog Devices Global Unlimted Company | Current measurement using magnetic sensors and contour intervals |
CN117039791A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 光学差动保护用光计算系统及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5644397A (en) | 1994-10-07 | 1997-07-01 | The Texas A&M University System | Fiber optic interferometric circuit and magnetic field sensor |
US5696858A (en) | 1996-08-01 | 1997-12-09 | The Texas A&M University System | Fiber Optics apparatus and method for accurate current sensing |
US6188811B1 (en) | 1998-10-31 | 2001-02-13 | The Texas A&M Universtiy System | Fiber optic current sensor |
US6518767B1 (en) | 2000-10-19 | 2003-02-11 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Line differential protection system for a power transmission line |
US6581767B2 (en) | 2001-08-20 | 2003-06-24 | Wen-Chien Cheng | Golf bag base |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5247171A (en) | 1992-04-17 | 1993-09-21 | Fiberoptic Sensor Technologies, Inc. | Drift correction for fiberoptic pressure sensors |
DE4304762A1 (de) * | 1993-02-17 | 1994-08-18 | Abb Research Ltd | Sensorkopf für eine faseroptische Strommessvorrichtung |
US6115481A (en) * | 1998-10-22 | 2000-09-05 | Centrak, Llc | User modifiable land management zones for the variable application of substances thereto |
US6434285B1 (en) * | 1998-12-31 | 2002-08-13 | Nxtphase Technologies Srl | Fiber optic difference current sensor |
US6370289B1 (en) * | 2000-01-12 | 2002-04-09 | Kvh Industries, Inc. | Apparatus and method for electronic RIN reduction in fiber-optic sensors |
GB0220914D0 (en) | 2002-09-10 | 2002-10-23 | Qinetiq Ltd | Lidar apparatus and method |
US7679753B2 (en) * | 2007-06-26 | 2010-03-16 | Huang Hung-Chia | Passively biased fiber-optic gyroscope and current sensor |
-
2010
- 2010-09-10 WO PCT/US2010/048392 patent/WO2011031945A1/en active Application Filing
- 2010-09-10 DE DE112010003627T patent/DE112010003627T5/de not_active Withdrawn
- 2010-09-10 CN CN201080047578.2A patent/CN102753986B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-10 US US13/395,282 patent/US8922194B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5644397A (en) | 1994-10-07 | 1997-07-01 | The Texas A&M University System | Fiber optic interferometric circuit and magnetic field sensor |
US5696858A (en) | 1996-08-01 | 1997-12-09 | The Texas A&M University System | Fiber Optics apparatus and method for accurate current sensing |
US6188811B1 (en) | 1998-10-31 | 2001-02-13 | The Texas A&M Universtiy System | Fiber optic current sensor |
US6518767B1 (en) | 2000-10-19 | 2003-02-11 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Line differential protection system for a power transmission line |
US6581767B2 (en) | 2001-08-20 | 2003-06-24 | Wen-Chien Cheng | Golf bag base |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011031945A1 (en) | 2011-03-17 |
CN102753986B (zh) | 2015-10-07 |
US20120187937A1 (en) | 2012-07-26 |
US8922194B2 (en) | 2014-12-30 |
CN102753986A (zh) | 2012-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112010003627T5 (de) | Faseroptische Master-Slave-Stromsensoren für Differenz-Schutzschemata | |
DE102005043322B4 (de) | Faseroptischer Stromsensor | |
EP0706662B1 (de) | Optisches messverfahren zum messen eines elektrischen wechselstromes mit temperaturkompensation und vorrichtung zur durchführung des verfahrens | |
EP0799426B1 (de) | Verfahren und anordnung zum messen eines magnetfeldes unter ausnutzung des faraday-effekts mit kompensation von intensitätsänderungen und temperatureinflüssen | |
DE112013006884T5 (de) | Faseroptischer Stromsensor mit gesponnener Faser und Temperaturkompensation | |
DE60123066T2 (de) | Sagnac-interferometer-stromsensor | |
EP3227693A1 (de) | Optoelektrische messvorrichtung und verfahren zum messen eines elektrischen stromes | |
WO2002004963A1 (de) | Faseroptischer stromsensor | |
EP0776477B1 (de) | Verfahren und anordnung zum messen von elektrischen strömen aus wenigstens zwei messbereichen | |
WO1996011409A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen einer elektrischen wechselgrösse mit temperaturkompensation | |
DE3141325A1 (de) | Verfahren zur strommessung an einem elektrischen leiter durch den faraday-effekt | |
DD296752A5 (de) | Faseroptische anordnung zum messen der staerke eines elektrischen stromes | |
DE60118662T2 (de) | Anordnung zum Messen des elektrischen Stromes durch den Faraday-Effekt | |
DE3726411A1 (de) | Faseroptischer magnetfeldsensor | |
EP0866974A2 (de) | Optisches messverfahren und optische messanordnung zum messen einer wechselgrösse mit intensitätsnormierung | |
DE19545759A1 (de) | Optisches Meßverfahren und optische Meßvorrichtung zum Messen eines magnetischen Wechselfeldes mit Intensitätsnormierung | |
EP1421393B1 (de) | Optische stromsensoren | |
WO1996026452A1 (de) | Verfahren und anordnung zum messen eines magnetfeldes unter ausnutzung des faraday-effekts mit kompensation von intensitätsänderungen | |
EP0864098B1 (de) | Verfahren und anordnung zum messen einer messgrösse, insbesondere eines elektrischen stromes, mit hoher messauflösung | |
DE19630989A1 (de) | Differentialschutzanordnung | |
EP1055127A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum messen eines magnetfeldes mit hilfe des faraday-effektes | |
DE102005003200B4 (de) | Schaltungsanordnung zur Messung elektrischer Ströme in elektrischen Leitern mit Lichtwellenleitern | |
DE202014009595U1 (de) | Digitaler Messwandler | |
EP0786092A1 (de) | Optisches messverfahren und optische messvorrichtung zum messen einer elektrischen wechselspannung oder eines elektrischen wechselfeldes mit temperaturkompensation | |
DE102006002301B4 (de) | Schaltungsanordnung zur Messung elektrischer Ströme in elektrischen Leitern mit Lichtwellenleitern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., CH Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM GRID INC., PHOENIX, ARIZ, US Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM GRID INC., PHOENIX, ARIZ, US |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE DIEHL & PARTNER GBR, DE Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE Representative=s name: RUEGER ] ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Representative=s name: RUEGER ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUEGER ABEL PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE Representative=s name: RUEGER ] ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Representative=s name: RUEGER ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUEGER ABEL PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE Representative=s name: RUEGER ] ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Representative=s name: RUEGER ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |