[发明专利]一种全光纤电流互感器及测量发电机机端零序电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全光纤电流互感器的结构，还涉及一种基于该结构的测量发电机机端零序电流的方法，该方法可用于电厂中任意容量的发电机机端零序电流的测量。

背景技术

国内很多电厂中，中小机组采用多机一变扩大单元接线方式，任一台发电机发生定子接地故障时，所有并列运行的发电机定子接地保护均将动作跳闸，扩大了跳闸范围。为了实现多机一变发电机定子接地保护的选择性，需要准确测量发电机机端零序电流，对于发电机机端采用铜牌方式的场合，传统电磁式穿心CT受安装空间以及磁场不平衡的影响难以实现。

全光纤电流互感器体积小，重量轻，可以在很小的空间内安装；全光纤电流互感器有优秀的抗干扰能力，可以有效杜绝光纤传感环外的磁场的影响，因此全光纤电流互感器适宜安装在发动机机端测量零序电流。

目前采用全光纤电流互感器测量电厂中的零序电流，有两种配置方案：

（1）A、B、C三相每相分别配置一台全光纤电流互感器，同时采集三台互感器的数据进行同步并计算出零序电流。这样的配置方案不受一次导体布置方式的限制，安装方式较为灵活；但是因为每台互感器的精度、温漂、抗干扰、稳定性等特性都有一定的差异，导致了最终计算出的零序电流精度难以保证，长期运行易于出现较大误差。

（2）A、B、C三相一次导体同时放置在一台全光纤电流互感器的光纤传感环中，这样传感环测量到的就是三相电流的共同作用，其输出即为中性点电流。这样的配置方案，只需一台全光纤电流互感器即可实现对零序电流的测量，避免了三台电流互感器性能差异造成的影响；但是此方案的电流互感器传感环尺寸极大，制造工艺很难保证，而且三相导体的布置方式对电流互感器的测量结果有很大影响，经过测试，只有三相导体分布位置空间磁平衡时，电流互感器输出的零序电流才是准确的，而多数电厂中难以实现这样的条件。

基于以上分析，本发明人致力于研究一种基于全光纤电流传感器的，能够满足电厂中发电机端零序电流测量需求的使用方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种全光纤电流互感器，其可实现一台互感器对发电机机端三相电流的同时测量，通过三相电流的叠加准确输出机端零序电流。

本发明的另一目的，在于提供一种测量发电机机端零序电流的方法，其可方便测量任意容量的发电机机组零序电流，对机端导体的形状和布置方式没有严格要求，同时不会受到磁场不平衡的影响。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种全光纤电流互感器，包括采集单元、传输光缆和一次传感器，所述采集单元用于提供光源并计算出一次电流，传输光缆的一端连接采集单元；所述一次传感器包括传感光纤、波片和反射镜，所述波片的一端连接传输光缆的另一端，而波片的另一端连接传感光纤的起端，所述反射镜设于传感光纤的尾端；所述传感光纤盘绕形成3个光纤传感环，所述3个光纤传感环用于对应环套在三相导体的外部，3个光纤传感环的圈数一致、盘绕方向相同，3个光纤传感环均实现完全闭合，且形成的任一对光纤传感环之间具有2条方向相反的光纤传感路径。

上述一次传感器采用以下列步骤制成的结构：

步骤1：将波片在第一相导体外固定，将传感光纤从波片位置开始围绕该相导体顺时针方向盘绕成环状，将波片的位置确定为盘绕的终点，达到预定圈数后，将其固定；

步骤2：将步骤1余下的传感光纤拉到第二相导体位置，选择一个盘绕起点将传感光纤固定，采用与步骤1同样的方法进行顺时针盘绕预定圈数，确保盘绕完成后的传感光纤起点与终点空间位置重合，并进行固定；

步骤3：将步骤2余下的传感光纤拉到第三相导体位置，选择一个盘绕起点将传感光纤固定，采用与步骤1同样的方法进行顺时针盘绕预定圈数，确保盘绕完成后的传感光纤起点与终点空间位置重合，并进行固定；

步骤4：将步骤3余下的传感光纤按步骤3的方法继续围绕第三相导体顺时针盘绕一圈，确保盘绕完成后的传感光纤起点与终点空间位置重合，并进行固定；

步骤5：将步骤4余下的传感光纤沿步骤3时第二相→第三相的路径反向布线至第二相，这一段传感光纤与第二相→第三相的传感光纤长度一致，捆扎在一起；传感光纤至第二相后按步骤2的方法继续围绕第二相导体顺时针盘绕一圈，确保盘绕完成后的传感光纤起点与终点空间位置重合，并进行固定；

步骤6：将步骤5余下的传感光纤沿步骤2时第一相→第二相的路径反向布线至第一相，这一段传感光纤与第一相→第二相的传感光纤长度一致，捆扎在一起；传感光纤至第一相后按步骤1的方法继续围绕第一相导体顺时针盘绕一圈；