一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统，包括：光学电流互感器和轴电流保护装置，所述光学电流互感器包括依次连接的采集单元、传输光缆和一次传感单元；所述一次传感单元套在发电机大轴外部，所述采集单元输出端连接轴电流保护装置的输入端将采集的发电机轴电流引入保护装置，实现轴电流保护。相比基于电磁式电流互感器的轴电流保护系统，该系统能更准确测量轴电流信号，测量精度高，不受恶劣运行环境影响，轴电流检测更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统
本技术涉及继电保护领域，具体地涉及一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统。
技术介绍
发电机组运行时，因发电机磁路不对称、静电效应、静态励磁系统可控硅换流的影响、转子大轴的轴向磁化等原因，将在发电机转子大轴的两端产生轴电流。轴电流对发电机轴承和密封瓦等产生电腐蚀，加速润滑油和密封油的老化，给发电机造成极大损害，严重时还会引起事故停机。因此，对运行中的发电机进行轴电流检测及保护，具有十分重要的意义。现有技术中，主要采用电磁式互感器测量发电机轴电流，存在轴电流测量不准确的问题，主要原因如下：(1)电磁型电流互感器一般安装在上机架位置，机坑中具有电磁干扰强、振动大、湿度大等特点，这些恶劣的运行环境增加了轴电流测量难度；(2)电磁型电流互感器一般采用部分绕组绕制方式，由两半铁芯拼接而成，具有绕组匝数少、漏磁通大等问题。这些情况均不利于发电机轴电流测量，导致测量数值出现严重偏差，轴电流保护功能无法投入使用。
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统，其可有效准确测量轴电流小信号，测量精度高，不受恶劣运行环境影响，轴电流保护更加可靠。本技术采取的解决方案是：一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统，包括：光学电流互感器和轴电流保护装置，所述光学电流互感器包括依次连接的采集单元、传输光缆和一次传感单元；所述一次传感单元套在发电机大轴外部，所述采集单元输出端连接轴电流保护装置的输入端将采集的发电机轴电流引入保护装置，实现轴电流保护。作为本技术的进一步优选方案，所述采集单元用于提供光源及计算一次电流，同时将计算出的一次电流传输给轴电流保护装置，所述传输光缆的始端连接采集单元，尾端连接一次传感单元。作为本技术的进一步优选方案，所述一次传感单元包括：波片、传感光纤、反光镜、绝缘骨架和光纤固定盒，所述绝缘骨架环套在被保护发电机的大轴外部；所述传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成N个同心的传感光纤环，N取值范围为1～20000；所述光纤固定盒用于固定一次传感单元的始端和尾端，固定后确保一次传感单元的始端和尾端在空间位置上重合。作为本技术的进一步优选方案，所述采集单元1包括光源、耦合器、相位调制器、光探测器和调制解调电子电路，所述光源用于产生符合要求的光信号；所述耦合器将前述光源产生的光信号传输至相位调制器，并将从一次传感单元经由传输光缆返回的光信号传到光探测器中；所述相位调制器对系统中的光信号进行调制，使系统工作在敏感区段并避免低频噪声干扰；所述光探测器接收耦合器传过来的光信号，并转换为电信号送入调制解调电子电路进行运算；所述调制解调电子电路对相位调制器施加调制信号并进行解调运算，计算出轴电流。作为本技术的进一步优选方案，所述传输光缆由高保偏光纤制成。作为本技术的进一步优选方案，所述的光学电流互感器为全光纤型电流互感器。本技术的有益效果是：(1)光学电流互感器测量范围广，不存在饱和问题，可自动检测所有光纤回路异常；能有效准确测量发电机轴电流，不受恶劣运行环境影响。(2)一次传感单元的绝缘骨架可根据被保护发电机大轴的尺寸和布置情况进行设计，对大轴的形状、尺寸及布置位置没有严格的要求，便于安装和维护。(3)一台光学电流互感器即构成轴电流保护，成本低，性价比高。附图说明图1是基于光学电流互感器的轴电流保护系统示意图；图2是基于光学电流互感器测量发电机轴电流的结构示意图。其中：1-采集单元、2-传输光缆、3-一次传感单元、4-波片、5-传感光纤、6-反光镜、7-绝缘骨架、8-光纤固定盒、9-发电机大轴、10-轴电流保护装置。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。如图1所示基于光学电流互感器的轴电流保护系统示意图。包括：光学电流互感器和轴电流保护装置10。其中，光学电流互感器包括依次连接的采集单元1、传输光缆2和一次传感单元3。一次传感单元3套在发电机大轴9外部，采集单元1输出端连接轴电流保护装置10的输入端将采集的发电机轴电流引入保护装置，实现轴电流保护。采集单元1用于提供光源及计算一次电流，同时将计算出的一次电流传输给轴电流保护装置10，所述传输光缆2的始端连接采集单元1，尾端连接一次传感单元3。如图2所示是基于光学电流互感器测量发电机轴电流的结构示意图。采集单元1包括光源、耦合器、相位调制器、光探测器和调制解调电子电路，所述光源用于产生符合要求的光信号；所述耦合器将前述光源产生的光信号传输至相位调制器，并将从一次传感单元3经由传输光缆2返回的光信号传到光探测器中；所述相位调制器对系统中的光信号进行调制，使系统工作在敏感区段并避免低频噪声干扰；所述光探测器接收耦合器传过来的光信号，并转换为电信号送入调制解调电子电路进行运算；所述调制解调电子电路对相位调制器施加调制信号并进行解调运算，计算出轴电流。传输光缆2用于连接采集单元1和一次传感单元3，并保持光信号偏振状态的不变，由高保偏光纤制成。一次传感单元3主要包括一个波片4、传感光纤5、反光镜6、绝缘骨架7和光纤固定盒8，所述绝缘骨架7环套在被保护发电机的大轴9外部，即被保护发电机的大轴9穿过所述绝缘骨架，所述传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成N个同心的传感光纤环，N取值范围为1～20000，所述反光镜6固定在传感光纤的尾端，将一次传感单元3的始端和尾端固定在光纤固定盒8上，确保反光镜6与波片4的空间位置重合。根据本技术的技术方案将测量得的轴电流信号送至保护装置后，由保护装置进行基波和三次谐波运算，若满足轴电流判据，保护装置经延时t动作于信号或跳闸。以上为一台基于光学电流互感器的轴电流保护系统。以上实施例仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统，其特征在于：包括光学电流互感器和轴电流保护装置(10)，所述光学电流互感器包括依次连接的采集单元(1)、传输光缆(2)和一次传感单元(3)；所述一次传感单元(3)套在发电机大轴(9)外部，所述采集单元(1)输出端连接轴电流保护装置(10)的输入端将采集的发电机轴电流引入保护装置，实现轴电流保护；所述采集单元(1)用于提供光源及计算一次电流，同时将计算出的一次电流传输给轴电流保护装置(10)，所述传输光缆(2)的始端连接采集单元(1)，尾端连接一次传感单元(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光学电流互感器的轴电流保护系统，其特征在于：包括光学电流互感器和轴电流保护装置(10)，所述光学电流互感器包括依次连接的采集单元(1)、传输光缆(2)和一次传感单元(3)；所述一次传感单元(3)套在发电机大轴(9)外部，所述采集单元(1)输出端连接轴电流保护装置(10)的输入端将采集的发电机轴电流引入保护装置，实现轴电流保护；所述采集单元(1)用于提供光源及计算一次电流，同时将计算出的一次电流传输给轴电流保护装置(10)，所述传输光缆(2)的始端连接采集单元(1)，尾端连接一次传感单元(3)。


2.如权利要求1中所述的基于光学电流互感器的轴电流保护系统，其特征在于：所述一次传感单元(3)包括：波片(4)、传感光纤(5)、反光镜(6)、绝缘骨架(7)和光纤固定盒(8)，所述绝缘骨架(7)环套在被保护发电机的大轴外部；所述传感光纤(5)盘绕在绝缘骨架(7)上并形成N个同心的传感光纤环，N取值范围为1～20000；所述光纤固定盒(8)用于固定一次传感单元的始端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，张杰，李华忠，王光，王耀，姬生飞，陈俊，徐华斌，徐金，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32