光学差动保护用光计算系统及方法技术方案

光学差动保护用光计算系统及方法，涉及电力系统继电保护技术领域。本发明专利技术是为了解决将线路保护中的光学差动保护应用在变压器保护领域存在的保护对象两侧电流相位和幅值不对应造成差流过大，保护容易误动的问题。本发明专利技术基于光学电流互感器，通过三条并联模拟光路的光信号相加合成来实现Faraday旋光角的光学加减法运算，进而实现变压器光学差动保护的不同比例电流瞬时值的加减法计算，即差动电流计算，避免传统互感器带来的磁饱和问题，提高了保护的可靠性。保护的可靠性。保护的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
光学差动保护用光计算系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护


技术介绍

[0002]继电保护是电网安全防御体系的重要组成部分，是提高系统安全性和稳定性最直接手段，对保证电力系统的安全经济运行、防止事故发生和扩大起到关键性的决定作用。继电保护是电力系统的重要组成部分，离开了继电保护，电力系统将无法运行。基于工频量的传统差动保护由于原理上具有绝对的选择性，是当前电力系统中主要电气设备的主保护，这种保护原理具有灵敏度高，简单可靠和动作速度快等诸多优点。
[0003]光学差动保护是电力系统的新概念，与传统工频量差动保护相比，光学差动保护是以光学电流互感器作为测量手段，不存在电磁式电流互感器的磁饱和问题，在原理上利用瞬时值作为保护用特征量，而不再提取工频分量，保留了能够全面反应故障的全波形信息，能够提高保护的可靠性。目前，光学差动保护主要应用在线路保护中。
[0004]然而，将光学差动保护引入变压器保护领域时，需要解决由于变压器变比和连接组别引起的保护对象两侧线路电流幅值和相位不相等的问题。在正常运行和区外故障情况下，根据线路模型的假设，保护对象的两侧电流基本相同，差流接近零，光学差动保护可靠不动作。然而，在变压器模型中，变压器变比导致了两侧线路工频电流存在固定的倍数关系，并且电力系统中通常采用星三角连接的变压器，高低压侧不同的接线方式使得两侧线路工频电流存在固定的相位差。因此，直接将变压器星形侧电流和三角形侧电流引入差动保护将导致差流过大，容易触发保护误动作。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术是为了解决将光学差动保护应用在变压器保护时，变压器两侧电流幅值和相位不对应的问题，现提供光学差动保护用光计算系统及方法。
[0006]光学差动保护用光计算系统，包括：光源1、分束器2、第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5、合束器6和处理单元7；
[0007]光源1射出的光信号经分束器2平均分为3束光强相同的光信号，3束光强相同的光信号分别入射至第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5，第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5射出的光信号均入射至合束器6，合束器6的出射光入射至所述处理单元7；
[0008]所述第一光学电流互感器3和第三光学电流互感器5的法拉第磁光元件分别位于变压器被保护相的高压侧和低压侧，所述第二光学电流互感器4的法拉第磁光元件位于变压器被保护相邻相的高压侧，所述变压器在正常运行情况下其被保护相和邻相的高压侧相位差与被保护相的低压侧相位相同，所述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5的法拉第磁光元件能够感知各自所在侧电流产生的磁场，且所述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5的光路与各自所在侧
电流方向的夹角满足：
[0009][0010]其中，θ
YA
为第一光学电流互感器3的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
YB
为第二光学电流互感器4的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
dA
为第三光学电流互感器5的光路与其所在侧电流方向的夹角，n
T
为变压器变比；
[0011]所述处理单元7包括以下单元：
[0012]滤波单元：用于采用滤波电路检测第三光学电流互感器输出光信号的载波信号J
DC
和调制波信号J
AC
，
[0013]调制比计算单元：用于根据下式计算调制比m：
[0014][0015]差动电流计算单元：用于根据下式计算差动电流i
d
：
[0016][0017]其中，V为光学电流互感器中法拉第磁光元件的菲尔德常数，L为光学电流互感器中法拉第磁光元件的磁场积分与该光学电流互感器所测电流的比值。
[0018]进一步的，上述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5的内部组成结构相同，且均包括准直器、起偏器、Faraday磁光元件和检偏器，
[0019]入射光经准直器准直后入射至起偏器变为偏振光，该偏振光经过Faraday磁光元件并在Faraday磁光元件所在磁场的调制下产生旋转，旋转后的偏振光经过检偏器射出。
[0020]进一步的，光学元件之间均通过多模光纤传递光信号。
[0021]进一步的，上述光源1为SLD光源，且其出射光的波长为850nm。
[0022]光学差动保护用光计算方法，该方法基于一种变压器光学差动保护用光计算系统实现，该系统包括：光源1、分束器2、第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5和合束器6；
[0023]光源1射出的光信号经分束器2平均分为3束光强相同的光信号，3束光强相同的光信号分别入射至第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5，第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5射出的光信号均入射至合束器6；
[0024]所述第一光学电流互感器3和第三光学电流互感器5的法拉第磁光元件分别位于变压器被保护相的高压侧和低压侧，所述第二光学电流互感器4的法拉第磁光元件位于变压器被保护相邻相的高压侧，所述变压器在正常运行情况下其被保护相和邻相的高压侧相位差与被保护相的低压侧相位相同，所述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5的法拉第磁光元件能够感知各自所在侧电流产生的磁场，且所述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4和第三光学电流互感器5的光路与各自所在侧电流方向的夹角满足：
[0025][0026]其中，θ
YA
为第一光学电流互感器3的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
YB
为第二光学电流互感器4的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
dA
为第三光学电流互感器5的光路与其所在侧电流方向的夹角，n
T
为变压器变比；
[0027]所述光学差动保护用光计算方法为：
[0028]采用滤波电路检测第三光学电流互感器输出光信号的载波信号J
DC
和调制波信号J
AC
，
[0029]根据下式计算调制比m：
[0030][0031]根据下式计算差动电流i
d
：
[0032][0033]其中，V为光学电流互感器中法拉第磁光元件的菲尔德常数，L为光学电流互感器中法拉第磁光元件的磁场积分与该光学电流互感器所测电流的比值。
[0034]进一步的，上述第一光学电流互感器3、第二光学电流互感器4、第三光学电流互感器5的内部组成结构相同，且均包括准直器、起偏器、Faraday磁光元件和检偏器，
[0035]入射光经准直器准直后入射至起偏器变为偏振光，该偏振光经过Faraday磁光元件并在Faraday磁光元件所在磁场的调制下产生旋转，旋转后的偏振光经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学差动保护用光计算系统，其特征在于，包括：光源(1)、分束器(2)、第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)、第三光学电流互感器(5)、合束器(6)和处理单元(7)；光源(1)射出的光信号经分束器(2)平均分为3束光强相同的光信号，3束光强相同的光信号分别入射至第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)、第三光学电流互感器(5)，第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)和第三光学电流互感器(5)射出的光信号均入射至合束器(6)，合束器(6)的出射光入射至所述处理单元(7)；所述第一光学电流互感器(3)和第三光学电流互感器(5)的法拉第磁光元件分别位于变压器被保护相的高压侧和低压侧，所述第二光学电流互感器(4)的法拉第磁光元件位于变压器被保护相邻相的高压侧，所述变压器在正常运行情况下其被保护相和邻相的高压侧相位差与被保护相的低压侧相位相同，所述第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)和第三光学电流互感器(5)的法拉第磁光元件能够感知各自所在侧电流产生的磁场，且所述第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)和第三光学电流互感器(5)的光路与各自所在侧电流方向的夹角满足：其中，θ
YA
为第一光学电流互感器(3)的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
YB
为第二光学电流互感器(4)的光路与其所在侧电流方向的夹角，θ
dA
为第三光学电流互感器(5)的光路与其所在侧电流方向的夹角，n
T
为变压器变比；所述处理单元(7)包括以下单元：滤波单元：用于采用滤波电路检测第三光学电流互感器输出光信号的载波信号J
DC
和调制波信号J
AC
，调制比计算单元：用于根据下式计算调制比m：差动电流计算单元：用于根据下式计算差动电流i
d
：其中，V为光学电流互感器中法拉第磁光元件的菲尔德常数，L为光学电流互感器中法拉第磁光元件的磁场积分与该光学电流互感器所测电流的比值。2.根据权利要求1所述的光学差动保护用光计算系统，其特征在于，所述第一光学电流互感器(3)、第二光学电流互感器(4)、第三光学电流互感器(5)的内部组成结构相同，且均包括准直器、起偏器、Faraday磁光元件和检偏器，入射光经准直器准直后入射至起偏器变为偏振光，该偏振光经过Faraday磁光元件并在Faraday磁光元件所在磁场的调制下产生旋转，旋转后的偏振光经过检偏器射出。3.根据权利要求1或2所述的光学差动保护用光计算系统，其特征在于，光学元件之间均通过多模光纤传递光信号。4.根据权利要求1所述的光学差动保护用光计算系统，其特征在于，所述光源(1)为SLD光源，且其出射光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫彩云，张国庆，于文斌，张雨欣，王贵忠，郭志忠，
申请(专利权)人：金燕哈工工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：