CN201392731Y - 光电式直流电流互感器 - Google Patents
光电式直流电流互感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201392731Y CN201392731Y CN 200920035920 CN200920035920U CN201392731Y CN 201392731 Y CN201392731 Y CN 201392731Y CN 200920035920 CN200920035920 CN 200920035920 CN 200920035920 U CN200920035920 U CN 200920035920U CN 201392731 Y CN201392731 Y CN 201392731Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- collector
- combiner
- current transformer
- photoelectric type
- data
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005352 galvanomagnetic phenomena Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种光电式直流电流互感器，包括采集器和合并器，其特征在于所述采集器和合并器间通过光纤传输数据和能量，所述采集器接收分流器和空心线圈两路模拟量输入，完成模数转换后通过光纤发送给合并器；所述合并器接受采集器的信号，并通过以太网输出给目的设备。本装置具有电气绝缘性能好；输出使用标准的IEC61850协议，实现数据多终端共享，具有良好的通用性与适用性；可兼容传统的电磁式互感器采样；可以应用在数字化变电站中对电流进行采样、分析、传送。
Description
技术领域
本实用新型属于电子式电流互感器技术领域，具体涉及一种光电式直流电流互感器。
背景技术
目前在电力系统中广泛应用的是电磁式电压、电流互感器。但是，随着电力系统向大容量、高电压的方向发展，厂、站、和系统数字化测量、保护、调度和控制已成为发展的趋势。对电力设备提出的小型化、智能化、高可靠性的要求也越来越高。现有电磁式互感器由于其结构特点和存在的不足已不能满足这种要求。
直流电流互感器是直流输电系统中测量和继电保护的最基本单元，目前，国内许多直流输电系统采用的仍然是传统的电磁式电流互感器，其难以直接完成计算机技术对电流完整信息进行数字化处理的要求，难以实现电网对电量参数变化的在线监测，阻碍了电力系统自动化向更高水平发展，因此寻求一种能与数字化网络配套使用的新型电流互感器成为电网安全高效运行的迫切需要。
传统的直流电流互感器通常基于铁心线圈的电磁效应，这使得它难以准确反映暂态电流，此外，当系统出现较大的故障电流时。该互感器可能会饱和，准确度下降。另一方面，随着电压的升高，它的体积和重量大大增加。绝缘成本升高，价格昂贵。
早在上世纪50年代，国外如ABB、SIMENS、ALSTOM等公司开始进行新式互感器的研究，光电互感器就是主要的一种。90年代初，国外已应用到电力系统中。特别是九十年代后期IEC60044-7《电子式电压互感器》、IEC60044-8《电子式电流互感器》、IEC61850《变电站网络和系统》等标准的相继颁布，规范了电子式互感器的技术要求，为电子式互感器的推广应用奠定了基础。光电互感器是高压、超高压电子式互感器的主力设备，也必须在这些标准的规范下进行设计和制造、试验和运行。然而这些研究尚未得到突出的进展，本发明由此而来。
发明内容
本实用新型主要目的在于提供一种光电式直流电流互感器，解决了现有技术中直流电流互感器的电流完整信息不能为计算机所监测以及直流电流互感器准确度不高、绝缘成本较高；现有技术中光电互感器研发尚不成熟不能满足市场需求等缺点。
为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案如下：
一种光电式直流电流互感器，包括采集器和合并器，其特征在于所述采集器和合并器间通过光纤传输数据和能量，所述采集器接收分流器和空心线圈两路模拟量输入，完成模数转换后通过光纤发送给合并器；所述合并器接受采集器的信号，并通过以太网输出给目的设备。
优选的，所述的采集器为数个采集器，每个采集器通过两根光纤与合并器进行能量和数据的传递。
优选的，所述采集器用来对模拟量输入进行采样、模数转换并通过光纤传送数据到合并器；所述合并器通过光纤给采集器提供能量。
优选的，所述采集器内设置数个采样点，所述采样点同步采样，采集器设置采样频率。
优选的，所述的空心线圈为罗格夫斯基线圈。
优选的，所述采集器和合并器可以是一对一、一对多或多对一组合形式。
优选的，所述合并器还由同步时钟输入接收同步信号，并可以接收模拟量输入信号。
优选的，所述合并器具有两个以太网电/光100base-Fx/10Base-FL数据接口，把从采集器接收的数据处理后，以IEC61850标准协议传输发送采样数据。
优选的，所述合并器设置16路模拟量信号输入接口。
优选的，所述采集器采用低功耗CPU。更为优选的，采用超低功耗16位RISC体系的CPU。
本发明优选技术方案中采集器可通过分流器采集主直流电流信号，空心线圈采集直流纹波信号，激光取能为采集器提供电源。单台合并器可以接收并处理来自8个采集器的数字信号外，还可以处理电磁式互感器提供的直流电流模拟量输入，兼顾电子式互感器与传统互感器混合应用。单台合并器具有2个以太网电/光100base-Fx/10Base-FL数据接口，把从采集器接收的数据处理后，以IEC61850标准协议发送采集数据。
本发明技术方案中电子式互感器采用光纤传输数据，电气绝缘性能好；输出使用标准的IEC61850协议，实现数据多终端共享，具有良好的通用性与适用性；增加了模拟量信号输入接口，可兼容传统的电磁式互感器采样；采集器采用低功耗设计和抗EMC设计，适用于在各种恶劣的外部环境下良好工作。本发明主要适用于+800KV电压等级直流高电压大电流的传变，并以数字信号形式通过光纤提供给保护、测量等相应装置。
本实用新型采用由合并器统一控制各采集器每个采样点同步时刻的方式，完美的处理了同步采样及采样频率这一棘手问题。合并器可以接收外部的秒脉冲同步信号同步，也可以向外部发送秒脉冲同步信号。本实用新型采用采样频率可设置的方式，用户可通过合并器设置采集器采样频率，达到与其他电子式互感器数据兼容的目的。
本实用新型采用标准的IEC61850协议转发采样数据，具有较强的适用性、可扩展性及前瞻性。
由于目前很多的供配电场所对电流采样，主要还是使用传统的电磁式电流互感器，本实用新型的合并器装置增加了16路模拟量信号输入接口，可以对16路的电流信号进行采样、处理及传送，解决了在传统采集系统中的兼容性问题。
本实用新型的采集器采用低功耗技术设计，全部耗电功耗低于50mW，利于其在高低温等恶劣环境下的长时间工作，对激光电源及取能线圈的功率要求比较低利于系统的可靠实现。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本发明实施例光电式直流电流互感器的结构示意图。
其中：1为分流器，2为空心线圈，3为采集器，4为合并器，5为光纤，6为同步时钟，7为模拟量输入，8为目的设备。
具体实施方式
为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下本发明人列举出具体的实施例来明技术效果；需要强调的是，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。
实施例如图，该光电式直流电流互感器包括8个采集器3和1个合并器4，采集器和合并器间通过光纤5传输数据和能量，采集器接收分流器1和空心线圈2两路模拟量输入，完成模数转换后通过光纤发送给合并器；采集器内设置数个采样点，所述采样点同步采样，采集器设置采样频率。采集器采用超低功耗16位RISC体系的CPU。采集器用来对模拟量输入进行采样、模数转换并通过光纤传送数据到合并器；合并器通过光纤给采集器提供能量。通过分流器采集主直流电流信号，空心线圈采集电流纹波信号，激光取能为采集器提供电源。
采集器用来对模拟量输入进行采样、模数转换并通过光纤传送数据到合并器。采集器与合并器制之间仅通过两根光纤进行能量和数据的传递。采集器提供两路模拟量输入，分别是保护电流和测量电流，经低通滤波进入模数转换回路。模数转换回路采用高精度的、高采样率的16位AD转换器，其信噪比可以达到90分贝。采集器采用超低功耗16位RISC体系的CPU，保证在较低的功率消耗下，取得良好的性能。
电子式互感器对各个采集器采样时刻的同步要求非常严格，一般采用对各采样数据加时标的方法实现，但是该方法造成数据量增加，数据处理复杂，时标对时误差等问题。电子式互感器的采样数据因为采样频率不一致(例如一个采用80fr另一个采用200fr速度采样)，造成用户数据处理比较麻烦，一般采用插值法进行采样补偿计算，但是插值法会造成数据运算量增加，引入干扰数据等问题。本装置中各采集器每个采样点同步采样，可设置采集器采样频率解决了这个问题。
由于激光电源比较稳定，目前电子式互感器的供能，主要采用激光从低电位侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件(光电池)将光能量转换为电能量，给高压侧采集器供能。但是对于激光电源的使用寿命没有真实的实际检验，对于其持久性的工作能力没有有效的说服力。本装置通过合并器通过光纤给采集器提供能量。另外对采集器做低功耗设计，满足激光供电的功率要求。
传感头部件包括分流器、空心线圈；传感头部件与电力设备的高压部分等电位，转变后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号并通过光纤传送到合并器单元，合并器单元接收并转换成符合IEC61850-9格式的数据通过光纤以太网提供给保护、测量等设备。
空心线圈为罗格夫斯基线圈，罗哥夫斯基线圈是由非磁性材料为骨架构成的空心线圈，因此不会出现磁饱和以及磁滞现象，这些特点决定了罗哥夫斯基线圈做传感器具有良好的线性度和暂态特性。所以罗哥夫斯基线圈输出的电压信号用于保护最具有优越性。
合并器设置16路模拟量信号输入接口，合并器接受采集器的信号，并通过以太网输出给目的设备8。合并器由同步时钟6输入接收同步信号，并可以接收模拟量输入信号7。合并器具有两个以太网电/光100base-Fx/10Base-FL数据接口，把从采集器接收的数据处理后，以及把来自其它模拟式互感器的信号量转换成数字信号，以IEC61850-9标准协议传输发送采样数据。单台合并器可以接收并处理来自8个采集器的数字信号外，还可以处理电磁式互感器提供的电流模拟量输入，兼顾电子式互感器与传统互感器混合应用。
外绝缘采用了硅橡胶复合有机绝缘，增强了设备的抗环境变化的能力。采用了无油化，无气体的设计方案。整个传感器和信号柱都用特种绝缘脂真空灌封。设备绝缘强度高。无漏油、漏气的隐患，可靠性强。采集器处于和被测高电压等电位的密闭而屏蔽的传感头中，采集器和合并器的信号、能量传输通过光缆来进行，增加了设备的抗电磁干扰能力，数据可靠性大大提高。光电互感器具有自检功能，在通讯故障或互感器其他故障时，因收不到校样码正确的数据而发出互感器故障报警信号。
采用分流器作传感头，体积小、成本低。高、低压电路间信号用光纤传输，绝缘问题容易解决，整个系统也具有体积小、重量轻、成本低的特点。光电互感器仅为传统直流电流互感器的1/40，使用光纤连接，高、低压问没有电气连接，具有良好的动态性能。另外它无电磁干扰、无铁磁损耗、安全可靠、与电力自动化系统网络兼容。主要适用于+800KV电压等级直流高电压大电流的传变，并以数字信号形式通过光纤提供给保护、测量等相应装置。可以取代传统的电磁式直流互感器，应用在数字化变电站中对电流进行采样、分析、传送。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光电式直流电流互感器，包括采集器和合并器，其特征在于所述采集器和合并器间通过光纤传输数据和能量，所述采集器接收分流器和空心线圈两路模拟量输入，完成模数转换后通过光纤发送给合并器；所述合并器接受采集器的信号，并通过以太网输出给目的设备。
2、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述的采集器为数个采集器，每个采集器通过两根光纤与合并器进行能量和数据的传递。
3、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述采集器用来对模拟量输入进行采样、模数转换并通过光纤传送数据到合并器；所述合并器通过光纤给采集器提供能量。
4、根据权利要求3所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述采集器内设置数个采样点，所述采样点同步采样，采集器设置采样频率。
5、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述的空心线圈为罗格夫斯基线圈。
6、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述采集器和合并器可以是一对一、一对多或多对一组合形式。
7、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述合并器还由同步时钟输入接收同步信号，并可以接收模拟量输入信号。
8、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述合并器具有两个以太网电/光100base-Fx或10Base-FL数据接口，把从采集器接收的数据处理后，以IEC61850标准协议传输发送采样数据。
9、根据权利要求1所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述合并器设置16路模拟量信号输入接口。
10、根据权利要求1～9中任意一项所述的光电式直流电流互感器，其特征在于所述采集器采用低功耗CPU。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200920035920 CN201392731Y (zh) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | 光电式直流电流互感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200920035920 CN201392731Y (zh) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | 光电式直流电流互感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201392731Y true CN201392731Y (zh) | 2010-01-27 |
Family
ID=41599553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200920035920 Expired - Lifetime CN201392731Y (zh) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | 光电式直流电流互感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201392731Y (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818927A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-12-12 | 西安交通大学 | 直流配用电系统中逆向小电流的测量装置及测量方法 |
| CN102928641A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-13 | 南京江北自动化技术有限公司 | 电子式电流互感器 |
| CN104597305A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-06 | 易能乾元（北京）电力科技有限公司 | 一种光学电压互感器及其封装方法 |
| CN110133493A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-16 | 浙江零壹智能电器研究院有限公司 | 断路器弧后剩余电流测试系统 |
-
2009
- 2009-03-12 CN CN 200920035920 patent/CN201392731Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102818927A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-12-12 | 西安交通大学 | 直流配用电系统中逆向小电流的测量装置及测量方法 |
| CN102818927B (zh) * | 2012-06-29 | 2014-09-03 | 西安交通大学 | 直流配用电系统中逆向小电流的测量装置及测量方法 |
| CN102928641A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-13 | 南京江北自动化技术有限公司 | 电子式电流互感器 |
| CN104597305A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-06 | 易能乾元（北京）电力科技有限公司 | 一种光学电压互感器及其封装方法 |
| CN104597305B (zh) * | 2015-01-07 | 2017-11-14 | 马鞍山万兆科技有限公司 | 一种光学电压互感器及其封装方法 |
| CN110133493A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-16 | 浙江零壹智能电器研究院有限公司 | 断路器弧后剩余电流测试系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201184911Y (zh) | 数字化变电站中电子式互感器现场误差校准装置 | |
| CN201285699Y (zh) | 一种电子式互感器装置 | |
| CN201392731Y (zh) | 光电式直流电流互感器 | |
| CN110187193A (zh) | 基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法 | |
| CN111198297A (zh) | 一种基于罗氏线圈和零磁通电流传感器的信号采集装置 | |
| CN101446603B (zh) | 一种电力系统分布式多功能一体化测量方法 | |
| CN100585759C (zh) | 宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器 | |
| CN201927477U (zh) | 一种电子式光电互感器采集装置 | |
| CN102709044B (zh) | 一种一体化电子式互感器装置 | |
| CN101285853A (zh) | 宽频高压智能电阻分压式电压传感器 | |
| CN102608414B (zh) | 高压电气开关设备的嵌入式电能计量方法及扩展应用方法 | |
| CN201166685Y (zh) | 宽频高压智能电阻分压式电压传感器 | |
| CN202815078U (zh) | 一种电流测量装置 | |
| CN202548179U (zh) | 一种带有二次转换设备的光学电流互感器组件 | |
| CN201434883Y (zh) | 一种罗氏线圈电量变送器 | |
| CN207020271U (zh) | 一种故障录波型一体化故障隔离装置 | |
| CN203310905U (zh) | 一种电子式电容分压器用信号采集装置 | |
| CN201608562U (zh) | 基于电子式互感器的动模系统 | |
| CN206272622U (zh) | 面向智能用电业务的gprs复合中继设备 | |
| CN101609980B (zh) | 电子互感器和电磁互感器配合实现线路光纤纵差保护方法 | |
| CN214953770U (zh) | 组合式多功能电能表 | |
| CN204719222U (zh) | 一种便携电子式电流互感器校验装置 | |
| CN211180038U (zh) | 一种低压一次电力系统参数获取装置 | |
| CN101173966A (zh) | 零压降数字光电计量装置 | |
| CN103149485B (zh) | 一种基于电子式互感器的暂态波形分析系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SUZHOU HUIKE ELECTRIC CO., LTD. Effective date: 20141209 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141209 Address after: 215123, C District, 150 AI en Road, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China Patentee after: Suzhou Academy of Xi'an Jiaotong University Patentee after: SUZHOU HUIKE ELECTRIC CO., LTD. Address before: 215123, C District, 150 AI en Road, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China Patentee before: Suzhou Academy of Xi'an Jiaotong University |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100127 |