一種光子差動保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于：它包括光源、光纖耦合器、多模光纖、設(shè)置在保護(hù)區(qū)間兩端的第一和第二光學(xué)電流傳感器、保偏光纖和電子處理單元；光源發(fā)出的光信號P0通過多模光纖傳輸至光纖耦合器中被分成功率相等的兩束光P0a和P0b，P0a和P0b通過多模光纖均傳輸至第一光學(xué)電流傳感器；第一和第二光學(xué)電流傳感器均對保護(hù)區(qū)間的電流進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測到的電流，第一光學(xué)電流傳感器對P0a和P0b均進(jìn)行第一次偏振和旋轉(zhuǎn)后的第一和第二偏振光均傳輸至第二光學(xué)電流傳感器中進(jìn)行第二次旋轉(zhuǎn)和檢光，得到的第一和第二光信號Pax和Pbx均傳輸至電子處理單元中進(jìn)行處理，電子處理單元將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，實現(xiàn)對保護(hù)區(qū)間故障的判定。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)中。
【專利說明】一種光子差動保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，特別是關(guān)于一種光子差動保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全防御體系的重要組成部分。具有自愈特征的智能電網(wǎng)要求保護(hù)裝置能夠可靠快速地切除故障，以確保電網(wǎng)安全運行，從而避免大停電事故的發(fā)生?？煽康谋Ｗo(hù)必須基于準(zhǔn)確的測量，然而由于存在電磁飽和、頻帶受限等原理性問題，采用常規(guī)電磁式互感器的保護(hù)裝置許多性能難以進(jìn)一步提升，保護(hù)裝置的可靠性、速動性提升受到了阻礙。
[0003]當(dāng)前，電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置，都是將常規(guī)電磁式電流互感器檢測到的電流信息以電信號的方式傳遞給繼電保護(hù)裝置，在繼電保護(hù)裝置中進(jìn)行故障判據(jù)的運算和結(jié)果判定。以繼電保護(hù)裝置的低成本化、輕量化為目的，現(xiàn)有技術(shù)將依據(jù)具有差動運算功能的光電流傳感器的繼電保護(hù)裝置取代依據(jù)繞組型電流變換器的繼電保護(hù)裝置。目前帶有制動性能的該類型差動繼電保護(hù)裝置，即使在檢出重疊有直流分量的故障電流的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)基于內(nèi)部故障發(fā)生時的檢測，在發(fā)生外部故障時也不誤判為內(nèi)部故障，不使繼電器引起誤動作。但是，該差動繼電保護(hù)裝置的光加減運算是近似運算，得到的和電流與差電流信號中均包含電源頻率兩倍頻分量的誤差分量，而且在故障信號中有較大的非周期直流分量時差動運算結(jié)果會出現(xiàn)較大的誤差，需要通過設(shè)置合理的動作比率調(diào)整值才能避免外部故障時的不必要動作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種真正無誤差的實現(xiàn)差動保護(hù)的光子差動保護(hù)裝置，該裝置是利用光學(xué)元器件在光路層面直接進(jìn)行法拉第旋光角的光子加減運算，真正實現(xiàn)差動保護(hù)的和電流與差電流的光子運算，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的誤差分量，更有利于準(zhǔn)確地實現(xiàn)差動保護(hù)的動作判據(jù)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:它包括光源、光纖稱合器、多模光纖、第一光學(xué)電流傳感器、第二光學(xué)電流傳感器、保偏光纖和電子處理單元；所述第一光學(xué)電流傳感器與第二光學(xué)電流傳感器分別設(shè)置在保護(hù)區(qū)間的兩端；所述多模光纖包括第一至第五多模光纖；所述第一光學(xué)電流傳感器包括第一多模光纖準(zhǔn)直器、第二多模光纖準(zhǔn)直器、第一保偏光纖準(zhǔn)直器和第二保偏光纖準(zhǔn)直器；所述第二光學(xué)電流傳感器包括第三多模光纖準(zhǔn)直器、第四多模光纖準(zhǔn)直器、第三保偏光纖準(zhǔn)直器和第四保偏光纖準(zhǔn)直器；所述保偏光纖包括第一和第二保偏光纖；所述光源發(fā)出的光信號Ptl通過所述第一多模光纖傳輸至所述光纖耦合器，所述光纖耦合器將接收到的光信號Ptl平均分成功率相等的兩束光Ptla和Ptlb,第一束光Ptla通過所述第二多模光纖傳輸至所述第一多模光纖準(zhǔn)直器，第二束光Ptlb通過所述第三多模光纖傳輸至所述第二多模光纖準(zhǔn)直器；所述第一光學(xué)電流傳感器對所述保護(hù)區(qū)間的電流進(jìn)行檢測，所述第一光學(xué)電流傳感器根據(jù)檢測到的電流對接收到的兩束光Ptla和Ptlb均進(jìn)行第一次偏振和旋轉(zhuǎn)，得到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光依次通過所述第一保偏光纖準(zhǔn)直器和第一保偏光纖傳輸至所述第三保偏光纖準(zhǔn)直器，得到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光依次通過所述第二保偏光纖準(zhǔn)直器和第二保偏光纖傳輸至所述第四保偏光纖準(zhǔn)直器；所述第二光學(xué)電流傳感器對所述保護(hù)區(qū)間的電流進(jìn)行檢測，所述第二光學(xué)電流傳感器根據(jù)檢測到的電流對接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光和第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光均進(jìn)行第二次旋轉(zhuǎn)和檢光，得到的第一光信號Pax依次通過所述第三多模光纖準(zhǔn)直器和第四多模光纖、得到的第二光信號Pbx依次通過所述第四多模光纖準(zhǔn)直器和第五多模光纖均傳輸至所述電子處理單元中進(jìn)行處理，所述電子處理單元將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，實現(xiàn)對所述保護(hù)區(qū)間故障的判定。
[0006]除包括所述第一和第二多模光纖準(zhǔn)直器、所述第一和第二保偏光纖準(zhǔn)直器之外，所述第一光學(xué)電流傳感器還包括第一起偏器、第二起偏器和第一法拉第磁光元件；所述第一多模光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一束光P(|a傳輸至所述第一起偏器，在所述第一起偏器中轉(zhuǎn)換成第一偏振光并傳輸至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間一端側(cè)流過 的第一電流i工，在所述第一法拉第磁光兀件中第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流I1大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至所述第一保偏光纖準(zhǔn)直器；所述第二多模光纖準(zhǔn)直器將接收到的第二束光Ptlb傳輸至所述第二起偏器，在所述第二起偏器中轉(zhuǎn)換成第二偏振光并傳輸至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間一端側(cè)流過的第一電流^，在所述第一法拉第磁光元件中第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流I1大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至所述第二保偏光纖準(zhǔn)直器。
[0007]除包括所述第三和第四多模光纖準(zhǔn)直器、所述第三和第四保偏光纖準(zhǔn)直器之外，所述第二光學(xué)電流傳感器還包括第二法拉第磁光元件、第一檢偏器、第二檢偏器；所述第三保偏光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間另一端側(cè)流過的第二電流i2，在所述第二法拉第磁光兀件中第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第二次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光通過所述第一檢偏器進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第一光信號Pax并傳輸至所述第三多模光纖準(zhǔn)直器；所述第四保偏光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間另一端側(cè)流過的第二電流i2，在所述第二法拉第磁光元件中第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流i2大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第二次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光通過所述第二檢偏器進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第二光信號Pbx并傳輸至所述第四多模光纖準(zhǔn)直器。
[0008]所述電子處理單元包括差電流運算部件、和電流運算部件、差電流檢測部件、和電流檢測部件、動作量運算部件、抑制量運算部件、動作比率運算部件以及判定部件；所述差電流運算部件對接收到的第一光信號Pax進(jìn)行差電流運算，運算得到的第一電流I1和第二電流i2的差電流輸出信號Sax傳輸至所述差電流檢測部件中進(jìn)行差電流檢測，所述差電流檢測部件將檢測到的差電流傳輸至所述動作量運算部件和抑制量運算部件；所述和電流運算部件對接收到的第二光信號Pbx進(jìn)行和電流運算，運算得到的第一電流和第二電流i2的和電流輸出信號Sbx傳輸至所述和電流檢測部件中進(jìn)行和電流檢測，所述和電流檢測部件將檢測到的和電流傳輸至所述抑制量運算部件；根據(jù)接收到的差電流，所述動作量運算部件將對差電流輸出信號Sax的動作量m進(jìn)行計算的結(jié)果傳輸至所述動作比率運算部件和判定部件；所述抑制量運算部件根據(jù)接收到的差電流與和電流，對和電流輸出信號Sbx的抑制量η進(jìn)行計算，并將計算結(jié)果傳輸至所述動作比率運算部件；所述動作比率運算部件將根據(jù)接收到的動作量m和抑制量η對差電流輸出信號Sax與和電流輸出信號Sbx的動作比率k進(jìn)行計算的結(jié)果傳輸至所述判定部件；所述判定部件將接收到的動作量m和動作比率k分別與預(yù)設(shè)的動作量調(diào)整值kl和動作比率調(diào)整值k2進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判定所述保護(hù)區(qū)間的故障，所述判定部件根據(jù)判定結(jié)果向出口跳閘回路發(fā)出執(zhí)行信號。
[0009]所述差電流運算部件與和電流運算部件的結(jié)構(gòu)相同，所述差電流運算部件包括光電轉(zhuǎn)換器、高通濾波器、低通濾波器和除法器；所述光電轉(zhuǎn)換器將接收到的第一光信號Pax轉(zhuǎn)換成電信號，并傳輸至所述高通濾波器和低通濾波器，所述高通濾波器對接收到的電信號進(jìn)行濾波處理后得到第一光信號Pax的交流分量，所述低通濾波器對接收到的電信號進(jìn)行濾波處理后得到第一光信號Pax的直流分量；第一光信號Pax的交流分量和直流分量均傳輸至所述除法器，用第一光信號Pax的交流分量除以第一光信號Pax的直流分量，得到第一電流與第二電流i2的差電流輸出信號Sax并傳輸至所述差電流檢測部件；所述和電流運算部件對接收到的第二光信號Pbx進(jìn)行和電流運算后，得到第一電流與第二電流i2的和電流輸出信號Sbx并傳輸至所述和電流檢測部件。
[0010]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型由于利用光纖耦合器將光源發(fā)出的光信號Po平均分成功率相等的兩束光Ptla和Ptlb,兩束光Ptla和Ptlb分別通過第一光學(xué)電流傳感器和第二光學(xué)電流傳感器轉(zhuǎn)換成第一光信號Pax和第二光信號Pbx，第一光信號Pax和第二光信號Pbx傳輸至電子處理單元中進(jìn)行檢測、運算和判定處理，在電子處理單元中計算得到動作量與第一光信號Pax之間的關(guān)系以及動作比率與第一光信號Pax和第二光信號Pbx之間的關(guān)系，從而根據(jù)動作量和動作比率分別與預(yù)設(shè)的動作量調(diào)整值和動作比率調(diào)整值的比較結(jié)果，判定保護(hù)區(qū)間的故障，因此本實用新型能夠解決常規(guī)電磁式互感器存在磁飽和與頻帶受限等原理性問題，提高電網(wǎng)的暫態(tài)電流測量能力，充分發(fā)揮光學(xué)傳感器暫態(tài)測量優(yōu)勢，準(zhǔn)確快速切除故障，從而有效提高供電可靠性和供電質(zhì)量。2、本實用新型由于第一和第二光學(xué)電流傳感器均基于法拉第磁光效應(yīng)，分別對保護(hù)區(qū)間兩端側(cè)流過的第一電流I1和第二電流i2進(jìn)行檢測；基于第一電流I1和第二電流i2，電子處理單元將動作量和動作比率與預(yù)設(shè)的動作量調(diào)整值和動作比率調(diào)整值進(jìn)行比較；因此本實用新型能夠真正無誤差的實現(xiàn)差動保護(hù)的和電流與差電流光子運算，從而有利于準(zhǔn)確地實現(xiàn)差動保護(hù)的動作判據(jù)?；谝陨蟽?yōu)點，本實用新型可以廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的光子差動保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實用新型中電子處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實用新型的使用狀態(tài)示意圖；其中，fl、f2和f3為保護(hù)區(qū)間的三個故障位置。【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]如圖1所示，本實用新型的光子差動保護(hù)裝置包括光源1、光纖耦合器2、多模光纖
3、第一光學(xué)電流傳感器4、第二光學(xué)電流傳感器5、保偏光纖6和電子處理單兀7,第一光學(xué)電流傳感器4與第二光學(xué)電流傳感器5分別設(shè)置在保護(hù)區(qū)間8的兩端。其中，多模光纖3包括第一多模光纖3a、第二多模光纖3b、第三多模光纖3c、第四多模光纖3d和第五多模光纖3e。第一光學(xué)電流傳感器4包括第一多模光纖準(zhǔn)直器9a、第二多模光纖準(zhǔn)直器9b、第一保偏光纖準(zhǔn)直器Ila和第二保偏光纖準(zhǔn)直器lib。第二光學(xué)電流傳感器5包括第三多模光纖準(zhǔn)直器9c、第四多模光纖準(zhǔn)直器9d、第三保偏光纖準(zhǔn)直器Ilc和第四保偏光纖準(zhǔn)直器lid。保偏光纖6包括第一保偏光纖6a和第二保偏光纖6b。
[0016]光源I發(fā)出的光信號Ptl通過第一多模光纖3a傳輸至光纖稱合器2,光纖稱合器2將接收到的光信號Ptl平均分成功率相等的兩束光Ptla和Ptlb,第一束光Ptla通過第二多模光纖3b傳輸至第一多模光纖準(zhǔn)直器9a,第二束光Ptlb通過第三多模光纖3c傳輸至第二多模光纖準(zhǔn)直器％ ;第一光學(xué)電流傳感器4對保護(hù)區(qū)間8的電流進(jìn)行檢測，第一光學(xué)電流傳感器4根據(jù)檢測到的電流對接收到的兩束光Ptla和Ptlb均進(jìn)行第一次偏振和旋轉(zhuǎn)，得到第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光和第二偏振光；第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光依次通過第一保偏光纖準(zhǔn)直器Ila和第一保偏光纖6a傳輸至第二光學(xué)電流傳感器5的第三保偏光纖準(zhǔn)直器lie,第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光依次通過第二保偏光纖準(zhǔn)直器Ilb和第二保偏光纖6b傳輸至第二光學(xué)電流傳感器5的第四保偏光纖準(zhǔn)直器Ild ;第二光學(xué)電流傳感器5對保護(hù)區(qū)間8的電流進(jìn)行檢測，第二光學(xué)電流傳感器5根據(jù)檢測到的電流對接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光和第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光均進(jìn)行第二次旋轉(zhuǎn)和檢光，得到第一光信號Pax和第二光信號Pbx ;第一光信 號Pax依次通過第三多模光纖準(zhǔn)直器9c和第四多模光纖3d、第二光信號Pbx依次通過第四多模光纖準(zhǔn)直器9d和第五多模光纖3e均傳輸至電子處理單兀7中，電子處理單元7對接收到的第一光信號Pax和第二光信號Pbx進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果與電子處理單元7中的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，實現(xiàn)對保護(hù)區(qū)間8故障的判定。
[0017]上述實施例中，除包括第一多模光纖準(zhǔn)直器9a、第二多模光纖準(zhǔn)直器9b、第一保偏光纖準(zhǔn)直器Ila和第二保偏光纖準(zhǔn)直器Ilb之外,第一光學(xué)電流傳感器4還包括第一起偏器10a、第二起偏器IOb和第一法拉第磁光兀件12a。
[0018]第一多模光纖準(zhǔn)直器9a將接收到的第一束光Ptla傳輸至第一起偏器IOa,在第一起偏器IOa中轉(zhuǎn)換成第一偏振光并傳輸至第一法拉第磁光兀件12a ;基于法拉第磁光效應(yīng),第一法拉第磁光元件12a感應(yīng)保護(hù)區(qū)間8 一端側(cè)流過的第一電流I1，在第一法拉第磁光元件12a中第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流h大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為Θ !O經(jīng)第一法拉第磁光兀件12a第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至第一保偏光纖準(zhǔn)直器11a。
[0019]第二多模光纖準(zhǔn)直器9b將接收到的第二束光Ptlb傳輸至第二起偏器10b，在第二起偏器IOb中轉(zhuǎn)換成第二偏振光并傳輸至第一法拉第磁光兀件12a ;基于法拉第磁光效應(yīng),第一法拉第磁光元件12a感應(yīng)保護(hù)區(qū)間8 一端側(cè)流過的第一電流I1，在第一法拉第磁光元件12a中第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流h大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為Θ !O經(jīng)第一法拉第磁光兀件12a第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至第二保偏光纖準(zhǔn)直器lib。
[0020]上述實施例中，設(shè)定第一電流I1從保護(hù)區(qū)間8的內(nèi)側(cè)流向其外側(cè)的方向為正。設(shè)定第一束光Ptla和第二束光Ptlb在第一光學(xué)電流傳感器4內(nèi)的傳播方向均與第一電流ii產(chǎn)生的磁場方向一致。
[0021]第一電流h與第一偏振光的偏振面第一次旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角Θ I的關(guān)系為:
[0022]Θ j = V.K.I1 (I)
[0023]式(I)中，V為第一法拉第磁光元件12a材料的菲爾德常數(shù)；K為第一法拉第磁光兀件12a的磁場積分與第一電流h的倍數(shù)關(guān)系，當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)電流傳感器4的結(jié)構(gòu)確定時,K為一常數(shù)，當(dāng)?shù)谝环ɡ诖殴庠?2a圍繞第一電流I1 一整圈時，K = 1，則式(I)轉(zhuǎn)化為:
[0024]Θ j = V.I1 (2)
[0025]上述實施例中，除包括第三多模光纖準(zhǔn)直器9c、第四多模光纖準(zhǔn)直器9d、第三保偏光纖準(zhǔn)直器Ilc和第四保偏光纖準(zhǔn)直器Ild之外,第二光學(xué)電流傳感器5還包括第二法拉第磁光兀件12b、第一檢偏器13a、第二檢偏器13b。
[0026]第三保偏光纖準(zhǔn)直器Ilc將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至第二法拉第磁光元件12b ;基于法拉第磁光效應(yīng)，第二法拉第磁光元件12b感應(yīng)保護(hù)區(qū)間8另一端側(cè)流過的第二電流i2，在第二法拉第磁光兀件12b中第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流12大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為Θ 2。經(jīng)兩次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光的偏振面的旋轉(zhuǎn)角度為(θ A Θ 2)，經(jīng)第二法拉第磁光兀件12b第二次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光通過第一檢偏器13a進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第一光信號Pax并傳輸至第三多模光纖準(zhǔn)直器9c。
[0027]第四保偏光纖準(zhǔn)直器Ild將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至第二法拉第磁光元件12b ;基于法拉第磁光效應(yīng)，第二法拉第磁光元件12b感應(yīng)保護(hù)區(qū)間8另一端側(cè)流過的第二電流i2，在第二法拉第磁光元件12b中第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流12大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為Θ 2。經(jīng)兩次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光的偏振面的旋轉(zhuǎn)角度為(Q1-Q 2)，經(jīng)第二法拉第磁光元件12b第二次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光通過第二檢偏器13b進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第二光信號Pbx并傳輸至第四多模光纖準(zhǔn)直器9d。
[0028]上述實施例中，設(shè)定第二電流“從保護(hù)區(qū)間8的內(nèi)側(cè)流向其外側(cè)的方向為正。設(shè)定第一束光Ptla在第二光學(xué)電流傳感器5內(nèi)的傳播方向與第二電流i2產(chǎn)生的磁場方向一致，設(shè)定第二束光Ptlb在第二光學(xué)電流傳感器5內(nèi)的傳播方向與第二電流i2產(chǎn)生的磁場方向相反。
[0029]第二法拉第磁光元件12b的材料和結(jié)構(gòu)與第一法拉第磁光元件12a的材料和結(jié)構(gòu)完全相同。當(dāng)?shù)诙ɡ诖殴庠?2b圍繞第二電流i2—整圈時，第二電流“與第一偏振光的偏振面第二次旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角Θ 2的關(guān)系為:
[0030]Θ 2 = V.i2 (3)
[0031]上述實施例中，第一光信號Pax與第一電流L和第二電流i2的關(guān)系式為:
[0032]Pax = -^,[1 + sin 2(0' +^2)]C ? )
[0033]由于
[0034]sin2( Θ ^e2) ^2(0^62) (5)
[0035]因此，式(4)轉(zhuǎn)化為:[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:它包括光源、光纖耦合器、多模光纖、第一光學(xué)電流傳感器、第二光學(xué)電流傳感器、保偏光纖和電子處理單元；所述第一光學(xué)電流傳感器與第二光學(xué)電流傳感器分別設(shè)置在保護(hù)區(qū)間的兩端；所述多模光纖包括第一至第五多模光纖；所述第一光學(xué)電流傳感器包括第一多模光纖準(zhǔn)直器、第二多模光纖準(zhǔn)直器、第一保偏光纖準(zhǔn)直器和第二保偏光纖準(zhǔn)直器；所述第二光學(xué)電流傳感器包括第三多模光纖準(zhǔn)直器、第四多模光纖準(zhǔn)直器、第三保偏光纖準(zhǔn)直器和第四保偏光纖準(zhǔn)直器；所述保偏光纖包括第一和第二保偏光纖； 所述光源發(fā)出的光信號Po通過所述第一多模光纖傳輸至所述光纖耦合器，所述光纖耦合器將接收到的光信號Po平均分成功率相等的兩束光Ptla和Ptlb,第一束光Ptla通過所述第二多模光纖傳輸至所述第一多模光纖準(zhǔn)直器，第二束光Ptlb通過所述第三多模光纖傳輸至所述第二多模光纖準(zhǔn)直器；所述第一光學(xué)電流傳感器對所述保護(hù)區(qū)間的電流進(jìn)行檢測，所述第一光學(xué)電流傳感器根據(jù)檢測到的電流對接收到的兩束光Ptla和Ptlb均進(jìn)行第一次偏振和旋轉(zhuǎn)，得到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光依次通過所述第一保偏光纖準(zhǔn)直器和第一保偏光纖傳輸至所述第三保偏光纖準(zhǔn)直器，得到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光依次通過所述第二保偏光纖準(zhǔn)直器和第二保偏光纖傳輸至所述第四保偏光纖準(zhǔn)直器；所述第二光學(xué)電流傳感器對所述保護(hù)區(qū)間的電流進(jìn)行檢測，所述第二光學(xué)電流傳感器根據(jù)檢測到的電流對接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光和第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光均進(jìn)行第二次旋轉(zhuǎn)和檢光，得到的第一光信號Pax依次通過所述第三多模光纖準(zhǔn)直器和第四多模光纖、得到的第二光信號Pbx依次通過所述第四多模光纖準(zhǔn)直器和第五多模光纖均傳輸至所述電子處理單元中進(jìn)行處理，所述電子處理單元將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，實現(xiàn)對所述保護(hù)區(qū)間故障的判定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:除包括所述第一和第二多模光纖準(zhǔn)直器、所述第一和第二保偏光纖準(zhǔn)直器之外，所述第一光學(xué)電流傳感器還包括第一起偏器、第二起偏器和第一法拉第磁光兀件； 所述第一多模光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一束光Ptla傳輸至所述第一起偏器，在所述第一起偏器中轉(zhuǎn)換成第一偏振光并傳輸至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間一端側(cè)流過的第一電流“，在所述第一法拉第磁光元件中第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至所述第一保偏光纖準(zhǔn)直器； 所述第二多模光纖準(zhǔn)直器將接收到的第二束光Ptlb傳輸至所述第二起偏器，在所述第二起偏器中轉(zhuǎn)換成第二偏振光并傳輸至所述第一法拉第磁光元件；所述第一法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間一端側(cè)流過的第一電流“，在所述第一法拉第磁光元件中第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第一電流大小成比例的第一次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至所述第二保偏光纖準(zhǔn)直器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:除包括所述第三和第四多模光纖準(zhǔn)直器、所述第三和第四保偏光纖準(zhǔn)直器之外，所述第二光學(xué)電流傳感器還包括第二法拉第磁光兀件、第一檢偏器、第二檢偏器； 所述第三保偏光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光傳輸至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間另一端側(cè)流過的第二電流i2，在所述第二法拉第磁光元件中第一次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流i2大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第二次旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光通過所述第一檢偏器進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第一光信號Pax并傳輸至所述第三多模光纖準(zhǔn)直器； 所述第四保偏光纖準(zhǔn)直器將接收到的第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光傳輸至所述第二法拉第磁光元件；所述第二法拉第磁光元件感應(yīng)所述保護(hù)區(qū)間另一端側(cè)流過的第二電流i2，在所述第二法拉第磁光元件中第一次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光的偏振面產(chǎn)生與第二電流i2大小成比例的第二次旋轉(zhuǎn)；經(jīng)第二次旋轉(zhuǎn)后的第二偏振光通過所述第二檢偏器進(jìn)行檢光，得到感應(yīng)第一電流I1和第二電流i2后的第二光信號Pbx并傳輸至所述第四多模光纖準(zhǔn)直器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:所述電子處理單元包括差電流運算部件、和電流運算部件、差電流檢測部件、和電流檢測部件、動作量運算部件、抑制量運算部件、動作比率運算部件以及判定部件； 所述差電流運算部件對接收到的第一光信號Pax進(jìn)行差電流運算，運算得到的第一電流I1和第二電流i2的差電流輸出信號Sax傳輸至所述差電流檢測部件中進(jìn)行差電流檢測，所述差電流檢測部件將檢測到的差電流傳輸至所述動作量運算部件和抑制量運算部件；所述和電流運算部件對接收到的第二光信號Pbx進(jìn)行和電流運算，運算得到的第一電流I1和第二電流i2的和電流輸出信號Sbx傳輸至所述和電流檢測部件中進(jìn)行和電流檢測，所述和電流檢測部件將檢測到的和電流傳輸至所述抑制量運算部件；根據(jù)接收到的差電流，所述動作量運算部件將對差電流輸出信號Sax的動作量m進(jìn)行計算的結(jié)果傳輸至所述動作比率運算部件和判定部件；所述抑制量運算部件根據(jù)接收到的差電流與和電流，對和電流輸出信號Sbx的抑制量η進(jìn)行計算，并將計算結(jié)果傳輸至所述動作比率運算部件；所述動作比率運算部件將根據(jù)接收到的動作量m和抑制量η對差電流輸出信號Sax與和電流輸出信號Sbx的動作比率k進(jìn)行計算的結(jié)果傳輸至所述判定部件；所述判定部件將接收到的動作量m和動作比率k分別與預(yù)設(shè)的動作量調(diào)整值kl和動作比率調(diào)整值k2進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判定所述保護(hù)區(qū)間的故障，所述判定部件根據(jù)判定結(jié)果向出口跳閘回路發(fā)出執(zhí)行信號。
5.如權(quán)利要求4所述的一種光子差動保護(hù)裝置，其特征在于:所述差電流運算部件與和電流運算部件的結(jié)構(gòu)相同，所述差電流運算部件包括光電轉(zhuǎn)換器、高通濾波器、低通濾波器和除法器； 所述光電轉(zhuǎn)換器將接收到的第一光信號Pax轉(zhuǎn)換成電信號，并傳輸至所述高通濾波器和低通濾波器，所述高通濾波器對接收到的電信號進(jìn)行濾波處理后得到第一光信號Pax的交流分量，所述低通濾波器對接收到的電信號進(jìn)行濾波處理后得到第一光信號Pax的直流分量；第一光信號Pax的交流分量和直流分量均傳輸至所述除法器，用第一光信號Pax的交流分量除以第一光信號Pax的直流分量，得到第一電流I1與第二電流i2的差電流輸出信號Sax并傳輸至所述差電流檢測部件； 所述和電流運算部件對接收到的第二光信號Pbx進(jìn)行和電流運算后，得到第一電流^與第二電流i2的和電流輸出信號Sbx并傳輸至所述和電流檢測部件。
【文檔編號】H02H7/26GK203690906SQ201420041972
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】于文斌, 張國慶, 肖智宏, 張祥龍, 郭志忠, 申巖, 王貴忠 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 國網(wǎng)浙江省電力公司