[发明专利]一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于智能电网设备在线状态监测领域，涉及的是一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触式在线监测系统，能对带有激光供能系统的有源电子式电流互感器的供能激光器进行非接触式在线状态监测，判断供能激光器的运行状态并做寿命预测，实现了供能激光器从定期检修或故障维修到状态检修。

背景技术

随着科学技术的发展和人类社会的进步，电力系统正向着以测控技术、数字技术和通信技术等现代化技术为技术支撑的智能电网方向发展。数字化变电站是智能电网的重要组成部分，数字化变电站中的关键设备之一，电子式电流互感器联系着高压电网和计量或继电保护系统，起着至关重要的作用。

电子式电流互感器根据工作原理不同，分为有源电子式电流互感器和无源电子式电流互感器。无源电子式电流互感器主要是使用全光纤或光学玻璃制造传感头，其高压侧没有电子线路，无需复杂的供能系统。但无源电子式电流互感器由于传感头部分有复杂的光学系统，容易受到多种外界因素的影响，使得无源电子式电流互感器并未大量投入实用。有源电子式电流互感器是基于电磁感应原理的传感原件与光纤通信技术相结合的新型电流测量设备，是目前高压电子式电流互感器中实用化程度较高的。由于有源电子式电流互感器在高压侧有电子元器件工作，因此其高压侧需要配置合理的供能系统。有源电子式电流互感器目前的主流供能方式是复合供能，典型的具有复合供能系统的电子式电流互感器，其结构示意图如图1所示。低功率铁芯线圈1、空心线圈2和取能线圈3安装于一次母线4上，铁芯线圈1和空心线圈2是电流传感器，其输出正比于一次母线4中的电流大小，经信号变换器5之后由采集单元6中的A／D转换器7转换为数字量；数字量经组帧编码处理，由光纤8传输至合并单元9；最后经网口10以符合IEC61850-9-2标准的格式帧将测量的一次母线4中的电流发送出去。采集单元6的供能采用复合供能方式，取能线圈3和采集单元6中的AC-DC变换器11构成CT(Current Transformer)供能系统；合并单元9中的带光电转换器13的供能激光器12，和采集单元6中光电转换器14构成激光供能系统。复合供能系统的具体工作模式为：在一次母线4中的电流较大时，由CT供能系统提供电源；当一次母线4中的电流过小而导致CT供能系统不能为采集单元6提供足够的电能时，切换至激光供能系统。合并单元直流电源15作为合并单元9的工作电源。

现有电子式电流互感器的运行经验及统计数据表明，有源电子式电流互感器出现故障率最高的是采集单元，而采集单元故障主要是由供能系统故障引起。对于复合供能系统，其故障原因主要有两个：一是位于合并单元9中的供能激光器12老化或损坏，致使当切换至激光供能系统之后出现供能故障；二是供能系统切换控制策略出现故障，致使供能系统在需要切换时拒切换或不需要切换时误切换。上述故障中，供能故障和拒切换故障会直接导致电子式电流互感器不工作；而误切换会使供能激光器额外增加工作时间，等效为缩短了供能激光器的使用寿命。目前CT供能系统技术成熟，一般比较可靠稳定；相比之下，激光供能系统往往更易出现故障，即使采用目前性能最优的供能激光器，仍然故障频发。

对关键设备进行状态在线监测和状态检修是发展智能电网的重要内容。作为智能电网的关键设备之一，电子式电流互感器是重要监测对象。然而，目前对有源电子式电流互感器的供能激光器尚没有有效的在线监测手段，无法评估供能激光器的工作状态，更无法对激光器剩余寿命作出评估。有源电子式电流互感器尚且停留在定期检修或故障维修，即每隔一段时间进行检修或者出现故障之后进行维修，完全不能满足在线监测和状态检修的需求。

发明内容

本发明针对有源电子式电流互感器故障率最高的供能激光器，提出了一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，为了使运行的监测系统对变电站内的设备完全没有任何干扰，采用了非接触式测量方式，实现在线状态实时监测。

本发明提供的一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，包括电流传感模块、通信总线和监测计算机；

电流传感模块包括电流传感器、直流电源、微处理器和通信协议转换接口；

传感器直流电源作为电流传感模块的工作电源，电流传感器安装于合并单元直流电源给合并单元供电的进线处，以测量合并单元直流电源的电流大小；

微处理器的信号处理接口与电流传感器电连接，微处理器的通信协议转换接口通过通信总线与监测计算机的通信接口连接，监测计算机的网口与合并单元的网口连接；微处理器用于对电流传感器的输出信号进行初步处理，通信协议转换接口起到电平转换和通信协议转换作用；