專利名稱:一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，包括光電式互感器、光信號(hào)處理電路、差動(dòng)放大電路、隔離運(yùn)放電路、繼電器保護(hù)電路、dsp處理器、存儲(chǔ)器電路、工控機(jī)及太陽能供電電路，光電式互感器連接光信號(hào)處理電路，光信號(hào)處理電路分別連接dsp處理器和差動(dòng)放大電路，差動(dòng)放大電路連接隔離運(yùn)放電路，隔離運(yùn)放電路連接繼電器保護(hù)電路，dsp處理器分別連接工控機(jī)、存儲(chǔ)器電路及太陽能供電電路；在進(jìn)行高壓檢測(cè)時(shí)，利用光電式互感器對(duì)高壓側(cè)的電壓或電流進(jìn)行檢測(cè)，并且當(dāng)電力配網(wǎng)出現(xiàn)短路等故障時(shí)，能夠及時(shí)的進(jìn)行保護(hù)，避免大面積電網(wǎng)癱瘓，在進(jìn)行dsp處理器供電時(shí)采用太陽能進(jìn)行供電，具有節(jié)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(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[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(tǒng)稱。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測(cè)或保護(hù)系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或1A，均指額定值)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。
[0003]互感器最早出現(xiàn)于19世紀(jì)末。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，互感器的電壓等級(jí)和準(zhǔn)確級(jí)別都有很大提高，還發(fā)展了很多特種互感器，如電壓、電流復(fù)合式互感器、直流電流互感器，高準(zhǔn)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(bǔ)償互感器，超高電壓系統(tǒng)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(yè)中，要發(fā)展什么電壓等級(jí)和規(guī)模的電力系統(tǒng)，必須發(fā)展相應(yīng)電壓等級(jí)和準(zhǔn)確度的互感器，以供電力系統(tǒng)測(cè)量、保護(hù)和控制的需要。
[0004]隨著很多新材料的不斷應(yīng)用，互感器也出現(xiàn)了很多新的種類，電磁式互感器得到了比較充分的發(fā)展，其中鐵芯式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結(jié)構(gòu)適應(yīng)了電力建設(shè)的發(fā)展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長，電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高及保護(hù)要求的不斷完善，一般的鐵心式電流互感器結(jié)構(gòu)已逐漸暴露出與之不相適應(yīng)的弱點(diǎn)，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小，使用頻帶窄等弱點(diǎn)，難以滿難以滿足新一代電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力數(shù)字網(wǎng)等的發(fā)展需要。
[0005]隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，許多科技發(fā)達(dá)國家已把目光轉(zhuǎn)向利用光學(xué)傳感技術(shù)和電子學(xué)方法來發(fā)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(xié)會(huì)已發(fā)布電子式電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。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(cè)試原理的電壓、電流傳感器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)出一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，在進(jìn)行高壓檢測(cè)時(shí)，利用光纖技術(shù)與電磁感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)而設(shè)計(jì)的光電式互感器對(duì)高壓側(cè)的電壓或電流進(jìn)行檢測(cè)，并且當(dāng)電力配網(wǎng)出現(xiàn)短路等故障時(shí)，能夠及時(shí)的進(jìn)行保護(hù)，避免大面積電網(wǎng)癱瘓，在進(jìn)行dsp處理器供電時(shí)采用太陽能進(jìn)行供電，具有節(jié)約不可再生資源的作用。
[0007]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，包括光電式互感器、光信號(hào)處理電路、差動(dòng)放大電路、隔離運(yùn)放電路、繼電器保護(hù)電路、dsp處理器、存儲(chǔ)器電路、工控機(jī)及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號(hào)處理電路，所述光信號(hào)處理電路分別連接dsp處理器和差動(dòng)放大電路，所述差動(dòng)放大電路連接隔離運(yùn)放電路，所述隔離運(yùn)放電路連接繼電器保護(hù)電路，所述dsp處理器分別連接工控機(jī)、存儲(chǔ)器電路及太陽能供電電路。
[0008]進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠?qū)z測(cè)的光信號(hào)進(jìn)行I/V變換，并進(jìn)行放大，而后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以便輸送至dsp處理器內(nèi)進(jìn)行處理，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述光信號(hào)處理電路內(nèi)設(shè)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(hào)處理電路內(nèi)還設(shè)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(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換成電能對(duì)dsp處理器進(jìn)行供電，同時(shí)還可以將多余的電能進(jìn)行存儲(chǔ)，以備在夜間或陰雨天氣內(nèi)依然可以向dsp處理器進(jìn)行供電，以達(dá)到24小時(shí)不間斷供電的目的，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu):所述太陽能供電電路內(nèi)設(shè)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(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠有效的提高dsp處理器的處理性能，并可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以便后期調(diào)用，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述存儲(chǔ)器電路內(nèi)設(shè)置有隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器，所述dsp處理器分別與隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器相連接。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0012](I)本實(shí)用新型在進(jìn)行高壓檢測(cè)時(shí)，利用光纖技術(shù)與電磁感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)而設(shè)計(jì)的光電式互感器對(duì)高壓側(cè)的電壓或電流進(jìn)行檢測(cè)，并且當(dāng)電力配網(wǎng)出現(xiàn)短路等故障時(shí)，能夠及時(shí)的進(jìn)行保護(hù)，避免大面積電網(wǎng)癱瘓，在進(jìn)行dsp處理器供電時(shí)采用太陽能進(jìn)行供電，具有節(jié)約不可再生資源的作用。
[0013](2)本實(shí)用新型采用隔離控制的方式進(jìn)行配網(wǎng)保護(hù)，可以有效的降低整個(gè)配網(wǎng)的運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。
[0014](3)本實(shí)用新型采用光電式互感器進(jìn)行高壓側(cè)測(cè)量，并利用后續(xù)電路對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便確定配網(wǎng)內(nèi)是否存在異常，而當(dāng)測(cè)量數(shù)值存在異常時(shí)，還可利用繼電器保護(hù)電路將異常配網(wǎng)線路組與正常線路組進(jìn)行隔斷，彬個(gè)可及時(shí)的將備用線路組接入電網(wǎng)內(nèi)，從而保障不會(huì)造成大面積電網(wǎng)癱瘓的情況發(fā)生。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]本實(shí)用新型提出了一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示，包括光電式互感器、光信號(hào)處理電路、差動(dòng)放大電路、隔離運(yùn)放電路、繼電器保護(hù)電路、dsp處理器、存儲(chǔ)器電路、工控機(jī)及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號(hào)處理電路，所述光信號(hào)處理電路分別連接dsp處理器和差動(dòng)放大電路，所述差動(dòng)放大電路連接隔離運(yùn)放電路，所述隔離運(yùn)放電路連接繼電器保護(hù)電路，所述dsp處理器分別連接工控機(jī)、存儲(chǔ)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。
[0019]在設(shè)計(jì)使用時(shí)，光電式互感器將高壓側(cè)的電流或電壓信號(hào)利用電磁感應(yīng)技術(shù)和光纖技術(shù)轉(zhuǎn)換為帶有電流信息的光信號(hào)，而后通過光信號(hào)處理電路進(jìn)行光電的轉(zhuǎn)換，得到一個(gè)能被dsp處理器所接受處理的數(shù)字信號(hào)，以便dsp處理器進(jìn)行處理，dsp處理器在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)結(jié)合外置的存儲(chǔ)器電路可以進(jìn)一步的提高dsp處理器的處理性能;dsp處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理后將得到當(dāng)前檢測(cè)點(diǎn)處的高壓側(cè)電流或電壓值信息，而后可同時(shí)反饋或工控機(jī)內(nèi)，使得處于工控機(jī)出的管理人員能夠及時(shí)的知曉該檢測(cè)點(diǎn)處的電力配網(wǎng)線路是否正常運(yùn)行；同時(shí)光信號(hào)處理電路還分出一路信號(hào)經(jīng)過差動(dòng)放大電路進(jìn)行放大，后通過隔離運(yùn)放電路進(jìn)行有效隔離及放大后，輸送至繼電器保護(hù)電路內(nèi)，使得繼電器保護(hù)電路可以根據(jù)所得信號(hào)進(jìn)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(wǎng)線路不會(huì)影響整個(gè)電力配網(wǎng)的運(yùn)行，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)或幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的故障原因而導(dǎo)致整個(gè)片區(qū)電力配網(wǎng)癱瘓。
[0020]所述光電式互感器具有如下優(yōu)點(diǎn):優(yōu)良的絕緣性能以及價(jià)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(xiǎn);動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高;頻率響應(yīng)范圍、暫態(tài)響應(yīng)范圍寬;沒有因存油而產(chǎn)生的易燃、易爆炸等危險(xiǎn);體積小、重量輕、節(jié)約空間；數(shù)字接口，通信能力強(qiáng)，適應(yīng)電力計(jì)量和保護(hù)數(shù)字化、微機(jī)化和自動(dòng)化發(fā)展潮流；
[0021]所述光電式電流互感器，采用傳統(tǒng)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(diào)制取樣信號(hào)，以光纖作為信號(hào)傳輸媒介，把高壓側(cè)變換的光信號(hào)傳輸?shù)浇邮諅?cè)進(jìn)行信號(hào)處理，從而得到被測(cè)電流信息。光纖作為信號(hào)傳輸媒介，不用作傳感元件，從而避免光學(xué)傳感頭存在的溫度和振動(dòng)問題。光電式電流互感器發(fā)揮了光纖的高絕緣性的優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)的實(shí)用性。
[0022]所述太陽能供電電路將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而后為dsp處理器提供所需的工作電壓。
[0023]在進(jìn)行高壓檢測(cè)時(shí)，利用光纖技術(shù)與電磁感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)而設(shè)計(jì)的光電式互感器對(duì)高壓側(cè)的電壓或電流進(jìn)行檢測(cè)，并且當(dāng)電力配網(wǎng)出現(xiàn)短路等故障時(shí)，能夠及時(shí)的進(jìn)行保護(hù)，避免大面積電網(wǎng)癱瘓，在進(jìn)行dsp處理器供電時(shí)采用太陽能進(jìn)行供電，具有節(jié)約不可再生資源的作用。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠?qū)z測(cè)的光信號(hào)進(jìn)行I/V變換，并進(jìn)行放大，而后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以便輸送至dsp處理器內(nèi)進(jìn)行處理，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述光信號(hào)處理電路內(nèi)設(shè)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(hào)處理電路內(nèi)還設(shè)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。
[0026]光電式互感器將高壓側(cè)的電流或電壓信號(hào)利用電磁感應(yīng)技術(shù)和光纖技術(shù)轉(zhuǎn)換為帶有電流信息的光信號(hào)，而后被第一輸入電路和第二輸入電路進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將帶有電流信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，而后通過第一 I/V變換電路和第二 I/V變換電路進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，而后將該電壓信號(hào)利用第一放大電路和第二放大電路進(jìn)行放大然后經(jīng)由減法器、加法器和反饋電路協(xié)同處理后得到一個(gè)能被dsp處理器所接受處理的數(shù)字信號(hào)，以便dsp處理器進(jìn)行處理，dsp處理器在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)結(jié)合外置的存儲(chǔ)器電路可以進(jìn)一步的提高dsp處理器的處理性能;dsp處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理后將得到當(dāng)前檢測(cè)處的高壓側(cè)電流或電壓值信息，而后可同時(shí)反饋或工控機(jī)內(nèi)，使得處于工控機(jī)出的管理人員能夠及時(shí)的知曉該檢測(cè)點(diǎn)處的電力配網(wǎng)線路是否正常運(yùn)行；同時(shí)經(jīng)過第一I/V變換電路處理后得到的電壓信號(hào)還經(jīng)過差動(dòng)放大電路進(jìn)行放大后通過隔離運(yùn)放電路進(jìn)行有效隔離和放大后，輸送至繼電器保護(hù)電路內(nèi)，使得繼電器保護(hù)電路可以根據(jù)所得信號(hào)進(jìn)行故障線路斷開或備用線路投切等操作。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換成電能對(duì)dsp處理器進(jìn)行供電，同時(shí)還可以將多余的電能進(jìn)行存儲(chǔ)，以備在夜間或陰雨天氣內(nèi)依然可以向dsp處理器進(jìn)行供電，以達(dá)到24小時(shí)不間斷供電的目的，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu):所述太陽能供電電路內(nèi)設(shè)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。
[0029]所述光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而后利用電源電路進(jìn)行相應(yīng)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(shí)光伏板所轉(zhuǎn)換的部分多余的電能還經(jīng)電源電路輸入到蓄電池組內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備在陰雨天氣或夜間，沒有光源可以是光伏板發(fā)電的情況下依然能夠給dsp處理器供電，當(dāng)要使用蓄電池組內(nèi)存儲(chǔ)的電能時(shí)，蓄電池組內(nèi)的電能經(jīng)電源電路內(nèi)的電路穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換為適宜于dsp處理器所需的工作電壓并提供給dsp處理器。
[0030]實(shí)施例4:
[0031 ]本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，能夠有效的提高dsp處理器的處理性能，并可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以便后期調(diào)用，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述存儲(chǔ)器電路內(nèi)設(shè)置有隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器，所述dsp處理器分別與隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器相連接。
[0032]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:包括光電式互感器、光信號(hào)處理電路、差動(dòng)放大電路、隔離運(yùn)放電路、繼電器保護(hù)電路、dsp處理器、存儲(chǔ)器電路、工控機(jī)及太陽能供電電路，所述光電式互感器連接光信號(hào)處理電路，所述光信號(hào)處理電路分別連接dsp處理器和差動(dòng)放大電路，所述差動(dòng)放大電路連接隔離運(yùn)放電路，所述隔離運(yùn)放電路連接繼電器保護(hù)電路，所述dsp處理器分別連接工控機(jī)、存儲(chǔ)器電路及太陽能供電電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述光信號(hào)處理電路內(nèi)設(shè)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(hào)處理電路內(nèi)還設(shè)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能供電電路內(nèi)設(shè)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(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲(chǔ)器電路內(nèi)設(shè)置有隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器，所述dsp處理器分別與隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光電式互感器設(shè)計(jì)的電力配網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲(chǔ)器電路內(nèi)設(shè)置有隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器，所述dsp處理器分別與隨機(jī)存儲(chǔ)器和可移動(dòng)式存儲(chǔ)器相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK205720524SQ201620398397
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李會(huì)玲
【申請(qǐng)人】成都君禾天成科技有限公司