[发明专利]一种无源光学强度调制型电流互感器及母线电流检测方法

说明书

本发明公开了一种无源光学强度调制型电流互感器及母线电流检测方法，避免了电子式互感器一次端供电带来的问题，且实现电流信息的传递，解决了传统光学电流互感器可靠性低的难题。电流互感器设备包括反馈光信号模块、控制光信号模块、一次电流传感器、反射型光调制器、无源频压模块、第二光探测器、第二耦合器、反射镜、处理器、第一光纤和第二光纤；一次电流传感器、反射型光调制器、无源频压模块、第二光探测器、第二耦合器依次连接，第二耦合器的第三光端口和反射镜连接，第二耦合器的第一光端口和控制光信号模块连接；反射型光调制器的双向光端口和反馈光信号模块的双向光端口连接；反馈光信号模块和控制光信号模块分别与处理器连接。

技术领域

本发明属于电力系统保护和计量领域，特别涉及一种无源光学强度调制型电流互感器及母线电流检测方法。

背景技术

在电力生产、电力传输及电力设备的运行中，需要对其中各种物理量进行监测，其中最重要的物理量是电流和电压。获取电流和电压信息的传感器设备是互感器。互感器将高电压侧的大电流或高电压转换为低压侧的小电流或低电压。准确、可靠、高性能的互感器是保证电网安全、可靠、高效运行的重要保证之一。

传统互感器以电磁式互感器为主，但是长期运行中暴露出其所固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带范围窄、易燃、易爆等缺点。同时，随着电网的运行电压等级越来越高，传统互感器的绝缘设计将变得非常复杂，体积、重量以及造价也急剧增加。

近几十年来，电子式电流互感器(ECT)和光学电流互感器(OCT)逐步兴起，逐渐取代了传统的电磁式互感器。电子式互感器采用一次电流传感器将母线中的电流转为电压信号，并通过A/D采集后，通过光纤将信号送到低压端。该技术具有绝缘性能优良、体积小、造价低、电磁兼容性好、保密性强等优点；并且由于不含铁芯，消除了无磁饱和、铁磁谐振等问题。但是，在高压一次端的有源电子器件需要额外进行供电。这在一定程度上提高了系统的复杂性，降低了系统的可靠性。

光学电流互感器(OCT)是基于法拉第效应(Farady Effect)实现对母线电流的传感。该技术在一次端无需电源，因此简化了一次端的结构。但是，由于光信号的偏振态易受周围环境，诸如温度、振动的影响，因此OCT技术复杂，成本较高，且可靠性偏低，这影响了该技术在电力系统中的应用。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种无源光学强度调制型电流互感器，电流互感设备在一次端无有源器件，避免了电子式传感器一次端供电带来的问题，且采用通过调制光波的强度，实现电流信息的传递，解决了传统OCT可靠性低的难题；另外，还提供一种母线电流检测方法，该方法测量精度高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种无源光学强度调制型电流互感器，该电流互感器设备包括：反馈光信号模块、控制光信号模块、一次电流传感器、反射型光调制器、无源频压模块、第二光探测器、第二耦合器、反射镜、处理器、第一光纤和第二光纤；其中，所述一次电流传感器的输出电端口和反射型光调制器的第一输入电端口连接，反射型光调制器的第二输入电端口和无源频压模块的输出电端口连接，无源频压模块的输入电端口和第二光探测器的输出电端口连接，第二光探测器的输入光端口和第二耦合器的输出光端口连接，第二耦合器的第三光端口和反射镜连接，第二耦合器的第一光端口通过第二光纤和控制光信号模块连接；反射型光调制器的双向光端口通过第一光纤和反馈光信号模块的双向光端口连接；反馈光信号模块和控制光信号模块分别与处理器连接。

作为优选例，所述的反馈光信号模块包括光源、光环形器和第一光探测器，光环形器的第一光端口与光源的输出光端口连接，光环形器的第二光端口与第一光纤的光端口连接，光环形器的第三光端口与第一光探测器的输入光端口连接，第一光探测器的输出电端口与处理器的第一端口连接。