一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，包括光電式互感器、光信號處理電路、差動放大電路、隔離運放電路、繼電器保護電路、dsp處理器、存儲器電路、工控機及太陽能供電電路，光電式互感器連接光信號處理電路，光信號處理電路分別連接dsp處理器和差動放大電路，差動放大電路連接隔離運放電路，隔離運放電路連接繼電器保護電路，dsp處理器分別連接工控機、存儲器電路及太陽能供電電路；在進行高壓檢測時，利用光電式互感器對高壓側的電壓或電流進行檢測，并且當電力配網出現短路等故障時，能夠及時的進行保護，避免大面積電網癱瘓，在進行dsp處理器供電時采用太陽能進行供電，具有節約不可再生資源的作用。
【專利說明】
一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統
技術領域
[0001]本發明涉及電力系統技術領域，具體的說，是一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統。
【背景技術】
[0002]互感器(instrument transformer)又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統稱。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護系統。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或1A，均指額定值)，以便實現測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統，以保證人身和設備的安全。
[0003]互感器最早出現于19世紀末。隨著電力工業的發展，互感器的電壓等級和準確級別都有很大提高，還發展了很多特種互感器，如電壓、電流復合式互感器、直流電流互感器，高準確度的電流比率器和電壓比率器，大電流激光式電流互感器，電子線路補償互感器，超高電壓系統中的光電互感器，以及SF6全封閉組合電器(GIS)中的電壓、電流互感器。在電力工業中，要發展什么電壓等級和規模的電力系統，必須發展相應電壓等級和準確度的互感器，以供電力系統測量、保護和控制的需要。
[0004]隨著很多新材料的不斷應用，互感器也出現了很多新的種類，電磁式互感器得到了比較充分的發展，其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結構適應了電力建設的發展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長，電網電壓等級的不斷提高及保護要求的不斷完善，一般的鐵心式電流互感器結構已逐漸暴露出與之不相適應的弱點，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動態范圍小，使用頻帶窄等弱點，難以滿難以滿足新一代電力系統自動化、電力數字網等的發展需要。
[0005]隨著光電子技術的迅速發展，許多科技發達國家已把目光轉向利用光學傳感技術和電子學方法來發展新型的電子式電流互感器，簡稱光電電流互感器(光電式互感器)。國際電工協會已發布電子式電流互感器的標準。電子式互感器的含義，除了包括光電式的互感器，還包括其它各種利用電子測試原理的電壓、電流傳感器。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于設計出一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，在進行高壓檢測時，利用光纖技術與電磁感應技術相結合的技術而設計的光電式互感器對高壓側的電壓或電流進行檢測，并且當電力配網出現短路等故障時，能夠及時的進行保護，避免大面積電網癱瘓，在進行dsp處理器供電時采用太陽能進行供電，具有節約不可再生資源的作用。
[0007]本發明通過下述技術方案實現:一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，包括光電式互感器、光信號處理電路、差動放大電路、隔離運放電路、繼電器保護電路、dsp處理器、存儲器電路、工控機及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號處理電路，所述光信號處理電路分別連接dsp處理器和差動放大電路，所述差動放大電路連接隔離運放電路，所述隔離運放電路連接繼電器保護電路，所述dsp處理器分別連接工控機、存儲器電路及太陽能供電電路。
[0008]進一步的為更好的實現本發明，能夠將檢測的光信號進行I/V變換，并進行放大，而后進行邏輯運算，以便輸送至dsp處理器內進行處理，特別設置有下述結構:所述光信號處理電路內設置有依次相連的第一輸入電路、第一I/V變換電路、第一放大電路和減法器，所述減法器連接dsp處理器，在所述減法器與第一放大電路上還連接有反饋電路;所述光信號處理電路內還設置有依次相連的第二輸入電路、第二 I /V變換電路、第二放大電路和加法器，所述加法器連接dsp處理器，所述第一放大電路還與加法器相連接，所述第二放大電路還與減法器相連接。
[0009]進一步的為更好的實現本發明，能夠將光能轉換成電能對dsp處理器進行供電，同時還可以將多余的電能進行存儲，以備在夜間或陰雨天氣內依然可以向dsp處理器進行供電，以達到24小時不間斷供電的目的，特別采用下述設置結構:所述太陽能供電電路內設置有光伏板、電源電路及蓄電池組，所述電源電路分別連接光伏板、蓄電池組和dsp處理器。
[0010]進一步的為更好的實現本發明，能夠有效的提高dsp處理器的處理性能，并可以將數據進行備份，以便后期調用，特別設置有下述結構:所述存儲器電路內設置有隨機存儲器和可移動式存儲器，所述dsp處理器分別與隨機存儲器和可移動式存儲器相連接。
[0011]本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
(I)本發明在進行高壓檢測時，利用光纖技術與電磁感應技術相結合的技術而設計的光電式互感器對高壓側的電壓或電流進行檢測，并且當電力配網出現短路等故障時，能夠及時的進行保護，避免大面積電網癱瘓，在進行dsp處理器供電時采用太陽能進行供電，具有節約不可再生資源的作用。
[0012](2)本發明采用隔離控制的方式進行配網保護，可以有效的降低整個配網的運營風險。
[0013](3)本發明采用光電式互感器進行高壓側測量，并利用后續電路對測量的數據進行處理，以便確定配網內是否存在異常，而當測量數值存在異常時，還可利用繼電器保護電路將異常配網線路組與正常線路組進行隔斷，彬個可及時的將備用線路組接入電網內，從而保障不會造成大面積電網癱瘓的情況發生。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0016]實施例1:
本發明提出了一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，如圖1所示，包括光電式互感器、光信號處理電路、差動放大電路、隔離運放電路、繼電器保護電路、dsp處理器、存儲器電路、工控機及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號處理電路，所述光信號處理電路分別連接dsp處理器和差動放大電路，所述差動放大電路連接隔離運放電路，所述隔離運放電路連接繼電器保護電路，所述dsp處理器分別連接工控機、存儲器電路及太陽能供電電路;所述光電式互感器采用光電式電流互感器。
[0017]在設計使用時，光電式互感器將高壓側的電流或電壓信號利用電磁感應技術和光纖技術轉換為帶有電流信息的光信號，而后通過光信號處理電路進行光電的轉換，得到一個能被dsp處理器所接受處理的數字信號，以便dsp處理器進行處理，dsp處理器在進行數據處理時結合外置的存儲器電路可以進一步的提高dsp處理器的處理性能;dsp處理器對數據處理后將得到當前檢測點處的高壓側電流或電壓值信息，而后可同時反饋或工控機內，使得處于工控機出的管理人員能夠及時的知曉該檢測點處的電力配網線路是否正常運行；同時光信號處理電路還分出一路信號經過差動放大電路進行放大，后通過隔離運放電路進行有效隔離及放大后，輸送至繼電器保護電路內，使得繼電器保護電路可以根據所得信號進行故障線路斷開或備用線路投切等操作，以便使得異常的電力配網線路不會影響整個電力配網的運行，同時也不會因為一個或幾個檢測點的故障原因而導致整個片區電力配網癱瘓。
[0018]所述光電式互感器具有如下優點:優良的絕緣性能以及價格便宜，不含鐵芯，消除了磁飽和和鐵磁諧振等問題;抗電磁干擾性能好，低壓邊無開路高壓危險;動態范圍大，測量精度高;頻率響應范圍、暫態響應范圍寬;沒有因存油而產生的易燃、易爆炸等危險;體積小、重量輕、節約空間；數字接口，通信能力強，適應電力計量和保護數字化、微機化和自動化發展潮流；
所述光電式電流互感器，采用傳統的電流互感器或空心互感器，取樣傳輸電流，利用有源器件調制取樣信號，以光纖作為信號傳輸媒介，把高壓側變換的光信號傳輸到接收側進行信號處理，從而得到被測電流信息。光纖作為信號傳輸媒介，不用作傳感元件，從而避免光學傳感頭存在的溫度和振動問題。光電式電流互感器發揮了光纖的高絕緣性的優點，使電流互感器的制造成本、顯著降低、體積明顯減小，重量顯著降低，具有很強的實用性。
[0019]所述太陽能供電電路將太陽能轉換為電能，而后為dsp處理器提供所需的工作電壓。
[0020]在進行高壓檢測時，利用光纖技術與電磁感應技術相結合的技術而設計的光電式互感器對高壓側的電壓或電流進行檢測，并且當電力配網出現短路等故障時，能夠及時的進行保護，避免大面積電網癱瘓，在進行dsp處理器供電時采用太陽能進行供電，具有節約不可再生資源的作用。
[0021]實施例2:
本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好的實現本發明，能夠將檢測的光信號進行I/V變換，并進行放大，而后進行邏輯運算，以便輸送至dsp處理器內進行處理，如圖1所示，特別設置有下述結構:所述光信號處理電路內設置有依次相連的第一輸入電路、第一 I/V變換電路、第一放大電路和減法器，所述減法器連接dsp處理器，在所述減法器與第一放大電路上還連接有反饋電路;所述光信號處理電路內還設置有依次相連的第二輸入電路、第二 I/V變換電路、第二放大電路和加法器，所述加法器連接dsp處理器，所述第一放大電路還與加法器相連接，所述第二放大電路還與減法器相連接。
[0022]光電式互感器將高壓側的電流或電壓信號利用電磁感應技術和光纖技術轉換為帶有電流信息的光信號，而后被第一輸入電路和第二輸入電路進行光電轉換，將帶有電流信息的光信號轉換為電流信號，而后通過第一 I/V變換電路和第二 I/V變換電路進行變換，轉換為電壓信號，而后將該電壓信號利用第一放大電路和第二放大電路進行放大然后經由減法器、加法器和反饋電路協同處理后得到一個能被dsp處理器所接受處理的數字信號，以便dsp處理器進行處理，dsp處理器在進行數據處理時結合外置的存儲器電路可以進一步的提高dsp處理器的處理性能;dsp處理器對數據處理后將得到當前檢測處的高壓側電流或電壓值信息，而后可同時反饋或工控機內，使得處于工控機出的管理人員能夠及時的知曉該檢測點處的電力配網線路是否正常運行；同時經過第一I/V變換電路處理后得到的電壓信號還經過差動放大電路進行放大后通過隔離運放電路進行有效隔離和放大后，輸送至繼電器保護電路內，使得繼電器保護電路可以根據所得信號進行故障線路斷開或備用線路投切等操作。
[0023]實施例3:
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好的實現本發明，能夠將光能轉換成電能對dsp處理器進行供電，同時還可以將多余的電能進行存儲，以備在夜間或陰雨天氣內依然可以向dsp處理器進行供電，以達到24小時不間斷供電的目的，如圖1所示，特別采用下述設置結構:所述太陽能供電電路內設置有光伏板、電源電路及蓄電池組，所述電源電路分別連接光伏板、蓄電池組和dsp處理器。
[0024]所述光伏板將太陽能轉換為電能，而后利用電源電路進行相應的處理后，得到適宜于dsp處理器所需的工作電壓并提供給dsp處理器；同時光伏板所轉換的部分多余的電能還經電源電路輸入到蓄電池組內進行存儲，以備在陰雨天氣或夜間，沒有光源可以是光伏板發電的情況下依然能夠給dsp處理器供電，當要使用蓄電池組內存儲的電能時，蓄電池組內的電能經電源電路內的電路穩壓轉換為適宜于dsp處理器所需的工作電壓并提供給dsp處理器。
[0025]實施例4:
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好的實現本發明，能夠有效的提高dsp處理器的處理性能，并可以將數據進行備份，以便后期調用，如圖1所示，特別設置有下述結構:所述存儲器電路內設置有隨機存儲器和可移動式存儲器，所述dsp處理器分別與隨機存儲器和可移動式存儲器相連接。
[0026]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，其特征在于:包括光電式互感器、光信號處理電路、差動放大電路、隔離運放電路、繼電器保護電路、dsp處理器、存儲器電路、工控機及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號處理電路，所述光信號處理電路分別連接dsp處理器和差動放大電路，所述差動放大電路連接隔離運放電路，所述隔離運放電路連接繼電器保護電路，所述dsp處理器分別連接工控機、存儲器電路及太陽能供電電路。2.根據權利要求1所述的一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，其特征在于:所述光信號處理電路內設置有依次相連的第一輸入電路、第一Ι/v變換電路、第一放大電路和減法器，所述減法器連接dsp處理器，在所述減法器與第一放大電路上還連接有反饋電路;所述光信號處理電路內還設置有依次相連的第二輸入電路、第二 I/V變換電路、第二放大電路和加法器，所述加法器連接dsp處理器，所述第一放大電路還與加法器相連接，所述第二放大電路還與減法器相連接。3.根據權利要求1或2所述的一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，其特征在于:所述太陽能供電電路內設置有光伏板、電源電路及蓄電池組，所述電源電路分別連接光伏板、蓄電池組和dsp處理器。4.根據權利要求3所述的一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，其特征在于:所述存儲器電路內設置有隨機存儲器和可移動式存儲器，所述dsp處理器分別與隨機存儲器和可移動式存儲器相連接。5.根據權利要求1或2所述的一種基于光電式互感器設計的電力配網保護系統，其特征在于:所述存儲器電路內設置有隨機存儲器和可移動式存儲器，所述dsp處理器分別與隨機存儲器和可移動式存儲器相連接。
【文檔編號】G01R15/22GK105842585SQ201610294416
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】李會玲
【申請人】成都君禾天成科技有限公司