[发明专利]一种采用光纤传输模拟信号的电子式电流互感器

说明书

技术领域

一种采用光纤传输模拟信号的电子式电流互感器，属于电力系统领域。

背景技术

在电力生产、电力传输系统及电力设备中，使用互感器来配合仪表、保护装置测量电流和电能，计量电力系统各部分所耗电能及保护电力系统安全运行。目前，电力系统使用传统的电磁式电流互感器（CT）、电磁式电压互感器（PT）测量电流、电压已有百年历史，且依然是当前电力系统使用的主流产品。然而，对现代智能二次装置来说，其输出容量远远多余，此外，随着电力系统电压等级的不断提高，传输的电力容量越来越大，传统的电磁式电流、电压互感器因其传感机理而出现其自身不可克服的问题。

随着计算机技术、电力自动化技术的发展，许多新技术、新器件在电力系统中开始应用。电压电流互感器作为电力监控最基本也是最重要的检测设备，其相关技术的发展和应用越来越受到人们的重视。电磁技术的发展，大大提高了电磁式电流互感器的线性度、抗饱和度等性能，而计算机技术的采用则推动了电子式电流互感器的诞生和发展。光信息科学与技术的发展，又使得光纤传输在电力系统获得广泛应用。

随着电网智能化的发展，出现了许多传统互感器的替代产品。当前普遍采用或正在推出的电流互感器主要有：

1）传统电磁式电流互感器。输出容量大，性能稳定，但存在高压绝缘、含油爆炸、电磁干扰、二次输出开路、体积大、能耗高、成本高等缺点。

2）利用罗氏线圈或铁芯线圈的低功率小信号电流互感器，通过屏蔽双绞线将信号传送给二次设备。虽然解决了传统互感器体积大、能耗高、成本高的缺点，但仍存在抗干扰能力差、无法实现与高压系统的电气隔离等缺点。

3）利用法拉第效应的光学电流互感器，又称为无源电子式电流互感器。光学电流互感器又分为磁光电流互感器和全光纤电流互感器。磁光电流互感器在高压变电站的户外恶劣环境下，电场、温度、振动等对其性能影响很大，反映出随时间的长期漂移，磁光电流互感器的长期稳定性是影响其最终实用化的关键问题，也是一个至今未得到解决的问题。全光纤电流互感器除了测量稳定性、可靠性难以保证以外，还因其需要激光二极管、保偏光纤等昂贵的光学器件而难以得到推广使用。

4）有源电子式电流互感器，是实用化程度较高的互感器。采用大电流CT功能和小电流激光功能相结合的供电方式，并通过电子电路将模拟电流信号转换为数字信号，经光电转换为光脉冲，由光纤将数字信号传输至低压测。其低压测接收电路简单，可直接与计算机进行数据通信。但是其高压测的模数转换需要采样和时序控制，电路复杂、能耗高，需要激光供能，激光器件成本高，寿命短。输出的数字信号，受采样频率限制，频带受限，不利于故障信息监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用光纤传输模拟信号的电子式电流互感器，该电子式电流互感器测量准确、造价低廉，并且可以通过光纤实现模拟电流信号的传输，可替代配电自动化系统中传统的通过电缆连接的一次侧电流互感器和二次侧电流互感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该采用光纤传输模拟信号的电子式电流互感器，其特征在于：包括：

光发送端，线路一次侧模拟电流信号接入光发送端的输入端，在光发送端内转换为光信号后由光发送端的输出端将光信号输出；

光接收端，其输入端与光发送端的输出端相连，接收光发送端发出的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，将电信号进行补偿后输出；

以及光纤，用于连接光接收端输入端与光发送端的输出端。

优选的，所述的光发送端包括：

一电磁线圈，其输入端接入线路一次侧模拟电流信号；

一信号整合电路，其输入端与电磁线圈的输出端相连，将电磁线圈输出的模拟电流信号进行叠加；

一供电电路，其输入端同时与电磁线圈的输出端相连，其输出端与信号整合电路相连，用于对光发送端进行供电；

一电信号转换发射模块，其信号输入端与信号整合电路的输出端相连，其供电输入端与供电电路的输出端相连，其输出端连接光纤，将信号整合电路叠加后的信号进行转换、输出。

优选的，所述的信号整合电路包括：

一电流信号采集电路，其输入端与电磁线圈的输出端相连，用于获取电磁线圈输出的待传输的模拟电流信号并进行输出；

一标尺信号生成模块，生成与待传输的模拟电流信号相配合的标尺信号；