一种光子差动保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光子差动保护装置，其特征在于：它包括光源、光纤耦合器、多模光纤、设置在保护区间两端的第一和第二光学电流传感器、保偏光纤和电子处理单元；光源发出的光信号P0通过多模光纤传输至光纤耦合器中被分成功率相等的两束光P0a和P0b，P0a和P0b通过多模光纤均传输至第一光学电流传感器；第一和第二光学电流传感器均对保护区间的电流进行检测，根据检测到的电流，第一光学电流传感器对P0a和P0b均进行第一次偏振和旋转后的第一和第二偏振光均传输至第二光学电流传感器中进行第二次旋转和检光，得到的第一和第二光信号Pax和Pbx均传输至电子处理单元中进行处理，电子处理单元将处理结果与预设值进行比较，实现对保护区间故障的判定。本发明专利技术可以广泛应用于智能电网中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种光子差动保护装置，其特征在于：它包括光源、光纤耦合器、多模光纤、设置在保护区间两端的第一和第二光学电流传感器、保偏光纤和电子处理单元；光源发出的光信号P0通过多模光纤传输至光纤耦合器中被分成功率相等的两束光P0a和P0b，P0a和P0b通过多模光纤均传输至第一光学电流传感器；第一和第二光学电流传感器均对保护区间的电流进行检测，根据检测到的电流，第一光学电流传感器对P0a和P0b均进行第一次偏振和旋转后的第一和第二偏振光均传输至第二光学电流传感器中进行第二次旋转和检光，得到的第一和第二光信号Pax和Pbx均传输至电子处理单元中进行处理，电子处理单元将处理结果与预设值进行比较，实现对保护区间故障的判定。本专利技术可以广泛应用于智能电网中。【专利说明】一种光子差动保护装置
本专利技术涉及一种电力系统的继电保护装置，特别是关于一种光子差动保护装置。
技术介绍
继电保护是电网安全防御体系的重要组成部分。具有自愈特征的智能电网要求保护装置能够可靠快速地切除故障，以确保电网安全运行，从而避免大停电事故的发生。可靠的保护必须基于准确的测量，然而由于存在电磁饱和、频带受限等原理性问题，采用常规电磁式互感器的保护装置许多性能难以进一步提升，保护装置的可靠性、速动性提升受到了阻碍。当前，电力系统中的继电保护装置，都是将常规电磁式电流互感器检测到的电流信息以电信号的方式传递给继电保护装置，在继电保护装置中进行故障判据的运算和结果判定。以继电保护装置的低成本化、轻量化为目的，现有技术将依据具有差动运算功能的光电流传感器的继电保护装置取代依据绕组型电流变换器的继电保护装置。目前带有制动性能的该类型差动继电保护装置，即使在检出重叠有直流分量的故障电流的情况下，也能够实现基于内部故障发生时的检测，在发生外部故障时也不误判为内部故障，不使继电器引起误动作。但是，该差动继电保护装置的光加减运算是近似运算，得到的和电流与差电流信号中均包含电源频率两倍频分量的误差分量，而且在故障信号中有较大的非周期直流分量时差动运算结果会出现较大的误差，需要通过设置合理的动作比率调整值才能避免外部故障时的不必要动作。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种真正无误差的实现差动保护的光子差动保护装置，该装置是利用光学元器件在光路层面直接进行法拉第旋光角的光子加减运算，真正实现差动保护的和电流与差电流的光子运算，能够克服现有技术中的误差分量，更有利于准确地实现差动保护的动作判据。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:一种光子差动保护装置，其特征在于:它包括光源、光纤稱合器、多模光纤、第一光学电流传感器、第二光学电流传感器、保偏光纤和电子处理单元；所述第一光学电流传感器与第二光学电流传感器分别设置在保护区间的两端；所述多模光纤包括第一至第五多模光纤；所述第一光学电流传感器包括第一多模光纤准直器、第二多模光纤准直器、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器；所述第二光学电流传感器包括第三多模光纤准直器、第四多模光纤准直器、第三保偏光纤准直器和第四保偏光纤准直器；所述保偏光纤包括第一和第二保偏光纤；所述光源发出的光信号Po通过所述第一多模光纤传输至所述光纤耦合器，所述光纤耦合器将接收到的光信号Ptl平均分成功率相等的两束光Pcia和P(|b，第一束光Pcia通过所述第二多模光纤传输至所述第一多模光纤准直器，第二束光Ptlb通过所述第三多模光纤传输至所述第二多模光纤准直器；所述第一光学电流传感器对所述保护区间的电流进行检测，所述第一光学电流传感器根据检测到的电流对接收到的两束光Ptla和Ptlb均进行第一次偏振和旋转，得到的第一次旋转后的第一偏振光依次通过所述第一保偏光纤准直器和第一保偏光纤传输至所述第三保偏光纤准直器，得到的第一次旋转后的第二偏振光依次通过所述第二保偏光纤准直器和第二保偏光纤传输至所述第四保偏光纤准直器；所述第二光学电流传感器对所述保护区间的电流进行检测，所述第二光学电流传感器根据检测到的电流对接收到的第一次旋转后的第一偏振光和第一次旋转后的第二偏振光均进行第二次旋转和检光，得到的第一光信号Pax依次通过所述第三多模光纤准直器和第四多模光纤、得到的第二光信号Pbx依次通过所述第四多模光纤准直器和第五多模光纤均传输至所述电子处理单元中进行处理，所述电子处理单元将处理结果与预设值进行比较，实现对所述保护区间故障的判定。除包括所述第一和第二多模光纤准直器、所述第一和第二保偏光纤准直器之外，所述第一光学电流传感器还包括第一起偏器、第二起偏器和第一法拉第磁光元件；所述第一多模光纤准直器将接收到的第一束光P(|a传输至所述第一起偏器，在所述第一起偏器中转换成第一偏振光并传输至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感应所述保护区间一端侧流过的第一电流i工，在所述第一法拉第磁光兀件中第一偏振光的偏振面产生与第一电流I1大小成比例的第一次旋转；经第一次旋转后的第一偏振光传输至所述第一保偏光纤准直器；所述第二多模光纤准直器将接收到的第二束光Ptlb传输至所述第二起偏器，在所述第二起偏器中转换成第二偏振光并传输至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感应所述保护区间一端侧流过的第一电流^，在所述第一法拉第磁光元件中第二偏振光的偏振面产生与第一电流I1大小成比例的第一次旋转；经第一次旋转后的第二偏振光传输至所述第二保偏光纤准直器。除包括所述第三和第四多模光纤准直器、所述第三和第四保偏光纤准直器之外，所述第二光学电流传感器还包括第二法拉第磁光元件、第一检偏器、第二检偏器；所述第三保偏光纤准直器将接收到的第一次旋转后的第一偏振光传输至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感应所述保护区间另一端侧流过的第二电流i2，在所述第二法拉第磁光兀件中第一次旋转后的第一偏振光的偏振面产生与第二电流大小成比例的第二次旋转；经第二次旋转后的第一偏振光通过所述第一检偏器进行检光，得到感应第一电流I1和第二电流i2后的第一光信·号Pax并传输至所述第三多模光纤准直器；所述第四保偏光纤准直器将接收到的第一次旋转后的第二偏振光传输至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感应所述保护区间另一端侧流过的第二电流i2，在所述第二法拉第磁光元件中第一次旋转后的第二偏振光的偏振面产生与第二电流i2大小成比例的第二次旋转；经第二次旋转后的第二偏振光通过所述第二检偏器进行检光，得到感应第一电流I1和第二电流i2后的第二光信号Pbx并传输至所述第四多模光纤准直器。所述电子处理单元包括差电流运算部件、和电流运算部件、差电流检测部件、和电流检测部件、动作量运算部件、抑制量运算部件、动作比率运算部件以及判定部件；所述差电流运算部件对接收到的第一光信号Pax进行差电流运算，运算得到的第一电流I1和第二电流i2的差电流输出信号Sax传输至所述差电流检测部件中进行差电流检测，所述差电流检测部件将检测到的差电流传输至所述动作量运算部件和抑制量运算部件；所述和电流运算部件对接收到的第二光信号Pbx进行和电流运算，运算得到的第一电流ii和第二电流i2的和电流输出信号Sbx传输至所述和电流检测部件中进行和电流检测，所述和电流检测部件将检测到的和电流传输至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子差动保护装置，其特征在于：它包括光源、光纤耦合器、多模光纤、第一光学电流传感器、第二光学电流传感器、保偏光纤和电子处理单元；所述第一光学电流传感器与第二光学电流传感器分别设置在保护区间的两端；所述多模光纤包括第一至第五多模光纤；所述第一光学电流传感器包括第一多模光纤准直器、第二多模光纤准直器、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器；所述第二光学电流传感器包括第三多模光纤准直器、第四多模光纤准直器、第三保偏光纤准直器和第四保偏光纤准直器；所述保偏光纤包括第一和第二保偏光纤；所述光源发出的光信号P0通过所述第一多模光纤传输至所述光纤耦合器，所述光纤耦合器将接收到的光信号P0平均分成功率相等的两束光P0a和P0b，第一束光P0a通过所述第二多模光纤传输至所述第一多模光纤准直器，第二束光P0b通过所述第三多模光纤传输至所述第二多模光纤准直器；所述第一光学电流传感器对所述保护区间的电流进行检测，所述第一光学电流传感器根据检测到的电流对接收到的两束光P0a和P0b均进行第一次偏振和旋转，得到的第一次旋转后的第一偏振光依次通过所述第一保偏光纤准直器和第一保偏光纤传输至所述第三保偏光纤准直器，得到的第一次旋转后的第二偏振光依次通过所述第二保偏光纤准直器和第二保偏光纤传输至所述第四保偏光纤准直器；所述第二光学电流传感器对所述保护区间的电流进行检测，所述第二光学电流传感器根据检测到的电流对接收到的第一次旋转后的第一偏振光和第一次旋转后的第二偏振光均进行第二次旋转和检光，得到的第一光信号Pax依次通过所述第三多模光纤准直器和第四多模光纤、得到的第二光信号Pbx依次通过所述第四多模光纤准直器和第五多模光纤均传输至所述电子处理单元中进行处理，所述电子处理单元将处理结果与预设值进行比较，实现对所述保护区间故障的判定。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于文斌，张国庆，肖智宏，张祥龙，郭志忠，申岩，王贵忠，
申请(专利权)人：国家电网公司， 国网北京经济技术研究院， 哈尔滨工业大学， 国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11