專利名稱：一種氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源光電式電流互感器。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)中的電能計(jì)量、安全保護(hù)、電量調(diào)度等方面都需要電流互感器獲取信息 資源，電流互感器在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用，是智能電網(wǎng)的一個(gè)核心設(shè)備。隨著智 能電網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是超高壓輸電的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)電流互感器的要求越來(lái)越高，傳 統(tǒng)的電磁式電流互感器由于存在頻率響應(yīng)低、高壓絕緣能力差、鐵磁飽和、長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠 性差等多種因素，已經(jīng)無(wú)法滿足電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。電力系統(tǒng)和智能電網(wǎng)的 快速發(fā)展迫切需要開(kāi)發(fā)具有高壓絕緣能力強(qiáng)、頻率范圍寬、線性性能良好的新型電流互感 器。光電電流互感器OCT具有測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、頻率響應(yīng)范圍寬、抗電磁干擾性能 好；而且價(jià)格便宜，體積小重量輕，還具有與智能數(shù)字設(shè)備的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)。在智能電網(wǎng)中 具有廣泛的應(yīng)用前景，已逐漸成為未來(lái)高壓電流互感器發(fā)展的主要潮流。光電電流互感器主要有兩大類型，一類是純光學(xué)電流互感器(無(wú)源光電互感器)， 另一類是光電混合式電流互感器(有源光電互感器)。純光學(xué)電流互感器的性能受環(huán)境溫 度和震動(dòng)等因素的影響很大，長(zhǎng)期使用是其性能的穩(wěn)定性差，困擾著實(shí)用化的發(fā)展，目前還 沒(méi)有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化；有源光電電流互感器一般使用低功耗電流互感器(LPCT)或者Rogowski 線圈做為電流測(cè)量的傳感器，利用電磁感應(yīng)測(cè)量原理測(cè)量電流，利用光纖通信技術(shù)傳輸電 流測(cè)量信息，克服了無(wú)源光電電流互感器的穩(wěn)定性差的技術(shù)難題。有源光電電流互感器良 好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和精確的測(cè)量精度使其得到了快速發(fā)展，目前已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段。但有 源光電電流互感器高壓側(cè)的電流測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和光電信息傳輸系統(tǒng)等需要供電電源，供 電電源是困擾有源光電電流互感器發(fā)展的主要技術(shù)難題。有源光電電流互感器的供電電源目前主要有“一次電流電磁感應(yīng)供電”、“激光供 能供電”、“氣動(dòng)供能供電”和“超聲波供能供電”等供電方式?！俺暡ü┠芄╇姟惫╇娔芰?充足，能滿足供電能量的要求，但長(zhǎng)期連續(xù)工作的可靠性還不能滿足電力系統(tǒng)的最高要求。 “一次電流電磁感應(yīng)供電”在一次電流比較小時(shí)存在供電能不足和供電不穩(wěn)定，而且會(huì)形成 無(wú)法工作的“供電死區(qū)”；激光供能供電雖然供電能量穩(wěn)定，能很好的滿足供電的穩(wěn)定性要 求，但供電能量比較小，對(duì)測(cè)量和光電傳輸系統(tǒng)的節(jié)能和抗干擾要求很高，長(zhǎng)期運(yùn)行的性能 劣變和壽命也不能滿足電力系統(tǒng)的要求，而且價(jià)格太貴；“氣動(dòng)供能供電”供電能量穩(wěn)定，但 長(zhǎng)期連續(xù)工作對(duì)設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件的磨損影響其使用受命。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)有源光電電流互感器高電壓側(cè)供能供電所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種氣 動(dòng)與感應(yīng)混合方式供能的有源光電電流互感器，以一次母線電流電磁感應(yīng)供電為主，當(dāng)感 應(yīng)供電的能量不足時(shí)利用氣動(dòng)供能實(shí)行后備供電，這樣能很好的進(jìn)行性能互補(bǔ)，可克服一 次電流電磁感應(yīng)供能供電存在的“供電死區(qū)”和氣動(dòng)供能供電長(zhǎng)期運(yùn)行造成的設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件的磨損等缺陷為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，包括一個(gè)混合供電系統(tǒng)、一個(gè) 電流測(cè)量系統(tǒng)；所述混合供電系統(tǒng)包括一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能電源單元和氣動(dòng)后 備供電子系統(tǒng)；所述氣動(dòng)后備供電子系統(tǒng)包括低壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)電源單元、高壓側(cè)的與儲(chǔ)能電源單元 相連接的氣動(dòng)傳能電源處理單元、連接在驅(qū)動(dòng)電源單元和氣動(dòng)傳能電源處理單元之間的氣 動(dòng)供電單元；驅(qū)動(dòng)電源單元的控制輸入連接電流測(cè)量系統(tǒng)中的二次處理子系統(tǒng)的輸出，獲 取一次母線電流信息，并判斷感應(yīng)供電的能量大小，用以控制驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)供電單元進(jìn)行后備 供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換；氣動(dòng)傳能電源處理單元和一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng) 都電連接儲(chǔ)能電源單元，通過(guò)儲(chǔ)能電源完成儲(chǔ)能并對(duì)電流測(cè)量系統(tǒng)中的電流測(cè)量和光電信 息傳輸單元供電；所述電流測(cè)量系統(tǒng)包括光纖、從一次母線獲取電流測(cè)量信息并與電流測(cè)量和光電 信息傳輸單元電連接的一個(gè)低功耗電流互感器或者Rogowski線圈，電流測(cè)量和光電信息 傳輸單元對(duì)電流測(cè)量信息進(jìn)行處理和電光轉(zhuǎn)換，并通過(guò)光纖把測(cè)量信息從高壓側(cè)傳送到低 壓側(cè)的一個(gè)二次處理系統(tǒng)，二次處理系統(tǒng)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和處理還原電流信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓 電流的測(cè)量。上述方案中，所述的一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)包括一次感應(yīng)電源處理單元及與其 連接的取能線圈，取能線圈從一次電流母線通過(guò)電磁感應(yīng)獲取供電能量，一次感應(yīng)電源處 理單元把感應(yīng)的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能供給儲(chǔ)能電源單元。所述取能線圈的一次為電流 母線穿心結(jié)構(gòu)，二次有兩個(gè)電磁感應(yīng)線圈，一個(gè)為感應(yīng)供電線圈，另一個(gè)為感應(yīng)能量控制線 圈；感應(yīng)供電線圈和感應(yīng)能量控制線圈都電連接一次感應(yīng)電源處理單元，該單元監(jiān)控感應(yīng) 供電線圈獲取的供電電壓大小，依據(jù)電壓大小判斷控制感應(yīng)能量控制線圈的導(dǎo)通與斷開(kāi)， 控制取能線圈中的感應(yīng)供電線圈獲取的供電能量大小。一次感應(yīng)電源處理單元把感應(yīng)供電 線圈獲取的交流電通過(guò)AC-DC電源變換器變換成直流電對(duì)電流測(cè)量和光電信息傳輸單元 {共 ο所述氣動(dòng)供電單元包括一個(gè)由內(nèi)空心絕緣管、外空心絕緣管沿軸心套裝在一起的 雙層空心絕緣子，該雙層空心絕緣子的兩端分別由法蘭密封固定有低壓側(cè)的電動(dòng)壓氣機(jī)、 高壓側(cè)的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)，電動(dòng)壓氣機(jī)電連接驅(qū)動(dòng)電源單元；氣動(dòng)發(fā)電機(jī)電連接氣動(dòng)傳能電源 處理單元，內(nèi)、外空心絕緣管中充有SF6氣體，利用氣體循環(huán)流動(dòng)從低電壓側(cè)向高電壓側(cè)傳 輸能量，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)供電。所述的驅(qū)動(dòng)電源單元包括一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和一個(gè)電源控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源與 氣動(dòng)供電單元的電動(dòng)壓氣機(jī)相連，電源控制器與低電壓側(cè)的電流測(cè)量系統(tǒng)的二次處理系統(tǒng) 相連，從電流測(cè)量的二次處理系統(tǒng)獲取一次母線電流信息，并判斷感應(yīng)供電的能量大小，控 制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行后備供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換。所述的氣動(dòng)傳能電源處理單元包括變壓器和整流濾波電路，氣動(dòng)供電單元的氣動(dòng) 發(fā)電機(jī)連接變壓器的輸入，變壓器的輸出連接整流濾波電路，把氣動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電 轉(zhuǎn)換成直流電，供給儲(chǔ)能電源單元。所述的儲(chǔ)能電源包括一個(gè)儲(chǔ)能電容、一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器、分別與一次感應(yīng)電源處理單元、氣動(dòng)傳能電源處理單元的輸出連接的兩個(gè)單向二極管或門；DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓 器輸出穩(wěn)定的直流電壓對(duì)電流測(cè)量和光電信息傳輸單元供電。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)不受高壓側(cè)一次母線電流大小的限制，克服了一次電流感應(yīng)供電的“供電死 區(qū)”，能提供十分穩(wěn)定和連續(xù)的供電能量。2)供電能量穩(wěn)定，能提供比較大的供電能量，對(duì)電流測(cè)量和光電信息傳輸系統(tǒng)的 節(jié)能要求低，可以增強(qiáng)電流測(cè)量和光電信息傳輸系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度，提高了互感器的抗干擾 能力。3)供電系統(tǒng)采用以一次電流感應(yīng)供電為主，當(dāng)感應(yīng)電量不足時(shí)用氣動(dòng)供能實(shí)行后 備供電的主備用工作方式，提高了供電系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作的可靠性和穩(wěn)定性。5)利用低功耗電流互感器(LPCT)或者Rogowski線圈測(cè)量電流，避免了環(huán)境溫度 和振動(dòng)等因素對(duì)互感器長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性影響，提高了互感器的測(cè)量精確度和長(zhǎng)期工作的 穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器結(jié)構(gòu)框圖。圖2為圖1中的一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3為圖1中的氣動(dòng)供電單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖中1、發(fā)電機(jī)；2、氣動(dòng)發(fā)電機(jī)；3、固 定密封法蘭；4、內(nèi)絕緣空心管；5、外絕緣空心管；6、電動(dòng)壓氣機(jī)；7、電動(dòng)機(jī)；8、9、氣動(dòng)葉輪。圖4為圖1中的氣動(dòng)供電單元的驅(qū)動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)框圖。圖5為圖1中的氣動(dòng)傳能電源處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖6為圖1中的儲(chǔ)能電源單元的結(jié)構(gòu)原理圖。圖7為圖1中的電流測(cè)量及光電信息傳輸單元的一種功能結(jié)構(gòu)框圖。圖8為圖1中的電流測(cè)量系統(tǒng)的“二次處理子系統(tǒng)”的一種功能結(jié)構(gòu)框圖。圖9為圖1中的電流測(cè)量及光電信息傳輸單元的另一種功能結(jié)構(gòu)框圖。圖10為圖1中的電流測(cè)量系統(tǒng)的“二次處理子系統(tǒng)”的另一種功能結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 參考圖1，一種氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，包括一個(gè)基于氣動(dòng)后 備供能和一次電流電磁感應(yīng)供能的混合供電系統(tǒng)，一個(gè)基于低功耗電流互感器(LPCT)或 者Rogowski線圈的電流測(cè)量和光電信息傳輸?shù)碾娏鳒y(cè)量系統(tǒng)。 混合供電系統(tǒng)以一次電流感應(yīng)供電為主，當(dāng)感應(yīng)供電的能量不足時(shí)利用氣動(dòng)供能 實(shí)行后備供電。一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)由取能線圈和一次感應(yīng)電源處理單元組成，利用 取能線圈從一次電流母線通過(guò)電磁感應(yīng)獲取供電能量，取能線圈電連接一次感應(yīng)電源處理 單元，該單元把感應(yīng)的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能供給儲(chǔ)能電源。氣動(dòng)傳能的后備供電子系 統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電源單元、氣動(dòng)供電單元、氣動(dòng)傳能電源處理單元組成。而氣動(dòng)供電單元由電動(dòng)壓 氣機(jī)、氣動(dòng)發(fā)電機(jī)和雙層空心絕緣子組成，電動(dòng)壓氣機(jī)和氣動(dòng)發(fā)電機(jī)分別安裝在雙層空心 絕緣子的低電壓側(cè)和高電壓側(cè)，設(shè)置在低電壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)電源單元控制電動(dòng)壓氣機(jī)運(yùn)行，用電動(dòng)壓氣機(jī)的氣動(dòng)葉輪驅(qū)動(dòng)氣體沿雙層空心絕緣子的內(nèi)部(內(nèi)外管道)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，把氣動(dòng) 能量從低電壓側(cè)傳輸?shù)礁唠妷簜?cè)的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)的氣動(dòng)葉輪，氣動(dòng)發(fā)電機(jī)的氣動(dòng)葉輪驅(qū)動(dòng)氣 動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)電，氣動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出電連接一個(gè)氣動(dòng)傳能電源處理單元，氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā) 出的電能由氣動(dòng)傳能電源處理單元轉(zhuǎn)換為直流電能供給儲(chǔ)能電源。電動(dòng)壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源從電流測(cè)量系統(tǒng)的低電壓側(cè)的二次處理系統(tǒng)獲取一次母 線電流信息，利用母線電流信息判斷感應(yīng)供電的能量大小，當(dāng)判知感應(yīng)供電的能量不足時(shí)， 控制驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)供電單元的電動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行后備供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換。氣動(dòng) 傳能電源和一次感應(yīng)電源處理機(jī)單元都電連接儲(chǔ)能電源，儲(chǔ)能電源連接電流測(cè)量和光電信 息傳輸單元，通過(guò)儲(chǔ)能電源完成儲(chǔ)能和對(duì)有源光電電流互感器的電流測(cè)量和光電信息傳輸 單元供電。電流測(cè)量系統(tǒng)利用低功耗電流互感器(LPCT)或者Rogowski線圈從一次母線獲取 電流測(cè)量信息，對(duì)電流測(cè)量信息進(jìn)行處理和電光轉(zhuǎn)換，利用光纖通信技術(shù)通過(guò)光纖把測(cè)量 信息傳送到低電壓側(cè)的二次處理系統(tǒng)，該二次處理系統(tǒng)通過(guò)信息處理、還原，獲得一次母線 的電流信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電流的測(cè)量。參考圖2，一次電流感應(yīng)(供能)供電子系統(tǒng)由取能線圈和一次感應(yīng)電源處理單元 組成，利用取能線圈從一次電流母線電磁感應(yīng)獲取供電能量，取能線圈電連接一次感應(yīng)電 源處理單元，該處理單元把取能線圈感應(yīng)的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能供給儲(chǔ)能電源。取能線圈的一次為電流母線穿心結(jié)構(gòu)，二次有2個(gè)電磁感應(yīng)線圈，一個(gè)為感應(yīng)供 電線圈，另一個(gè)為感應(yīng)能量控制線圈。用感應(yīng)供電線圈通過(guò)電磁感應(yīng)獲取供電能量，用感 應(yīng)能量控制線圈調(diào)節(jié)和控制感應(yīng)供電線圈通過(guò)電磁感應(yīng)獲取的供電能量大小。感應(yīng)供電 線圈和感應(yīng)能量控制線圈都電連接一次感應(yīng)電源處理單元，一次感應(yīng)電源處理單元監(jiān)控感 應(yīng)供電線圈獲取的供電電壓大小，依據(jù)電壓大小進(jìn)行判斷，控制感應(yīng)能量控制線圈的導(dǎo)通 與斷開(kāi)，控制取能線圈中的感應(yīng)供電線圈獲取的供電能量大小。感應(yīng)能量控制線圈電連接 一次感應(yīng)電源處理單元中的固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)電路，固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通或斷開(kāi)由感 應(yīng)能量控制模塊控制，感應(yīng)能量控制模塊通過(guò)取能線圈中的感應(yīng)供電線圈獲取的供電電壓 大小，判斷感應(yīng)供電線圈獲取的能量大小，控制固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)斷，從而控制感應(yīng) 能量控制線圈短路導(dǎo)通或開(kāi)路斷開(kāi)，控制取能線圈中的感應(yīng)供電線圈所獲取的供電能量大參考圖3，氣動(dòng)傳能的后備供電子系統(tǒng)中的氣動(dòng)供電單元主要由電動(dòng)壓氣機(jī)6(低 壓側(cè))、氣動(dòng)發(fā)電機(jī)2 (高壓側(cè))、雙層空心絕緣子及固定法蘭3等組成，雙層空心絕緣子是 由內(nèi)空心絕緣管4、外空心絕緣管5沿同軸線套裝在一起，電動(dòng)壓氣機(jī)、氣動(dòng)發(fā)電機(jī)分別安 裝在絕緣管的低端和頂端，電動(dòng)壓氣機(jī)是由電動(dòng)機(jī)7和氣動(dòng)葉輪8組成，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)葉 輪，氣動(dòng)葉輪壓迫驅(qū)動(dòng)SF6氣體運(yùn)動(dòng)；氣動(dòng)發(fā)電機(jī)2是由發(fā)電機(jī)1和氣動(dòng)葉輪9組成，氣動(dòng) 能量壓迫驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)葉輪9，氣動(dòng)葉輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)1運(yùn)動(dòng)發(fā)電。內(nèi)外空心絕緣管4及電動(dòng)壓氣機(jī)和氣動(dòng)發(fā)電機(jī)都用兩端頭部的法蘭固定和密封， 內(nèi)充SF6氣體，形成一個(gè)完整的氣動(dòng)供電單元。利用氣體循環(huán)流動(dòng)傳輸能量，實(shí)現(xiàn)以電氣絕 緣方式傳輸能量供電。參考圖4，所述的氣動(dòng)供電的驅(qū)動(dòng)電源單元包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和一個(gè)電源 控制模塊。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊與氣動(dòng)(傳能)供電單元的電動(dòng)壓氣機(jī)的電動(dòng)機(jī)相連，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓氣機(jī)，壓迫驅(qū)動(dòng)氣體沿雙層空心絕緣子的內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源 模塊的工作狀態(tài)由電源控制模塊控制。電源控制模塊與電流測(cè)量系統(tǒng)的低電壓側(cè)的二次處 理系統(tǒng)相連，從電流測(cè)量的二次處理系統(tǒng)獲取一次母線電流信息，利用一次母線電流信息 判斷感應(yīng)供電的能量大小，當(dāng)判知感應(yīng)供電的能量不足時(shí)，電源控制模塊就發(fā)出控制信號(hào)， 控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)供電單元的電動(dòng)壓氣機(jī)產(chǎn)生氣動(dòng)能量進(jìn) 行后備供電。參考圖5，所述的氣動(dòng)傳能電源處理單元由與氣動(dòng)發(fā)電機(jī)相連的變壓器和整流濾 波電路等組成。該單元把氣動(dòng)供能的后備供電產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，供給儲(chǔ)能電源。
參考圖6，儲(chǔ)能電源由單向二極管或門、儲(chǔ)能電容、DC-DC變換穩(wěn)壓器組成，氣動(dòng)供 能的后備供電的氣動(dòng)傳能電源處理單元和一次電流感應(yīng)供電的一次感應(yīng)電源處理單元都 電連接儲(chǔ)能電源，通過(guò)電容儲(chǔ)能和DC-DC變換穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)對(duì)光電互感器的電流測(cè)量與光電信 息傳輸系統(tǒng)無(wú)故障連續(xù)供電。參考圖7和圖8，電流測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法之一是把電流測(cè)量獲取的電流信息經(jīng) 過(guò)采樣和(A/D)模/數(shù)變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和編碼，再經(jīng)過(guò)電/ 光變換轉(zhuǎn)換為光信息，用光纖發(fā)送到低電壓側(cè)的二次處理系統(tǒng)。二次處理系統(tǒng)接收光信息， 把光信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再進(jìn)行解碼和數(shù)據(jù)處理獲得代表電流量的數(shù)字信號(hào)；把數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換獲得代表電流量的模擬電壓信號(hào)。圖7和圖8中的數(shù)據(jù)處理部分可以采用FPGA、CPLD、DSP等嵌入式數(shù)據(jù)處理器實(shí) 現(xiàn)。參考圖9和圖10，電流測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法之二是把電流測(cè)量獲取的電流信息 經(jīng)過(guò)(V/F)電壓/頻率變換轉(zhuǎn)換成頻率信息，頻率信息再轉(zhuǎn)換為光信息，用光纖發(fā)送到低電 壓側(cè)的二次處理系統(tǒng)。二次處理系統(tǒng)接收光信息，把光信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再把頻率信號(hào)進(jìn) 行(F/V)頻率/電壓變換獲得代表電流量的模擬電壓信號(hào)，把頻率信號(hào)進(jìn)行(F/D)頻率/ 數(shù)據(jù)變換獲得代表電流量的數(shù)字式信號(hào)。
權(quán)利要求
一種氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，包括一個(gè)混合供電系統(tǒng)、一個(gè)電流測(cè)量系統(tǒng)；所述混合供電系統(tǒng)包括一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能電源單元和氣動(dòng)后備供電子系統(tǒng)；所述氣動(dòng)后備供電子系統(tǒng)包括低壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)電源單元、高壓側(cè)的與儲(chǔ)能電源單元相連接的氣動(dòng)傳能電源處理單元、連接在驅(qū)動(dòng)電源單元和氣動(dòng)傳能電源處理單元之間的氣動(dòng)供電單元；驅(qū)動(dòng)電源單元的控制輸入連接電流測(cè)量系統(tǒng)中的二次處理子系統(tǒng)的輸出，獲取一次母線電流信息，并判斷感應(yīng)供電的能量大小，用以控制驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)供電單元進(jìn)行后備供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換；氣動(dòng)傳能電源處理單元和一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)都電連接儲(chǔ)能電源單元，通過(guò)儲(chǔ)能電源完成儲(chǔ)能并對(duì)電流測(cè)量系統(tǒng)中的電流測(cè)量和光電信息傳輸單元供電；所述電流測(cè)量系統(tǒng)包括光纖、從一次母線獲取電流測(cè)量信息并與電流測(cè)量和光電信息傳輸單元電連接的一個(gè)低功耗電流互感器或者Rogowski線圈，電流測(cè)量和光電傳輸單元對(duì)電流測(cè)量信息進(jìn)行處理和電光轉(zhuǎn)換，并通過(guò)光纖把測(cè)量信息從高壓側(cè)傳送到低壓側(cè)的一個(gè)二次處理系統(tǒng)，二次處理系統(tǒng)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和處理還原電流信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電流的測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述的一次電流感應(yīng)供電子系統(tǒng)包括一次感應(yīng)電源處理單元及與其連接的取能線圈，取能線 圈從一次電流母線通過(guò)電磁感應(yīng)獲取供電能量，一次感應(yīng)電源處理單元把感應(yīng)的交流電能 轉(zhuǎn)換為直流電能供給儲(chǔ)能電源單元。
3.如權(quán)利要求2所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述取能線圈的一次為電流母線穿心結(jié)構(gòu)，二次有兩個(gè)電磁感應(yīng)線圈，一個(gè)為感應(yīng)供電線圈， 另一個(gè)為感應(yīng)能量控制線圈；感應(yīng)供電線圈和感應(yīng)能量控制線圈都電連接一次感應(yīng)電源處 理單元，該單元監(jiān)控感應(yīng)供電線圈獲取的供電電壓大小，依據(jù)電壓大小判斷控制感應(yīng)能量 控制線圈的導(dǎo)通與斷開(kāi)，控制取能線圈的感應(yīng)供電線圈獲取的供電能量大小。一次感應(yīng)電 源處理單元把感應(yīng)供電線圈獲取的交流電通過(guò)AC-DC電源變換器變換成直流電對(duì)電流測(cè) 量和光電信息傳輸單元供電。
4.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述氣動(dòng)供電單元包括一個(gè)由內(nèi)空心絕緣管、外空心絕緣管沿軸心套裝在一起的雙層空心絕 緣子，該雙層空心絕緣子的兩端分別由法蘭密封固定有低壓側(cè)的電動(dòng)壓氣機(jī)、高壓側(cè)的氣 動(dòng)發(fā)電機(jī)，電動(dòng)壓氣機(jī)電連接驅(qū)動(dòng)電源單元；氣動(dòng)發(fā)電機(jī)電連接氣動(dòng)傳能電源處理單元， 內(nèi)、外空心絕緣管中充有SF6氣體，利用氣體循環(huán)流動(dòng)從低電壓側(cè)向高電壓側(cè)傳輸能量，實(shí) 現(xiàn)氣動(dòng)供電。
5.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述的驅(qū)動(dòng)電源單元包括一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和一個(gè)電源控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源與氣動(dòng)供電單 元的電動(dòng)壓氣機(jī)相連，電源控制器與低電壓側(cè)的電流測(cè)量系統(tǒng)的二次處理系統(tǒng)相連，從電 流測(cè)量的二次處理系統(tǒng)獲取一次母線電流信息，并判斷感應(yīng)供電的能量大小，控制驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行后備供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換。
6.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述的氣動(dòng)傳能電源處理單元包括變壓器和整流濾波電路，氣動(dòng)供電單元的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)連接變壓器的輸入，變壓器的輸出連接整流濾波電路，把氣動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流 電，供給儲(chǔ)能電源單元。
7.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，其特征在于，所 述的儲(chǔ)能電源包括一個(gè)儲(chǔ)能電容、一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器、分別與一次感應(yīng)電源處理單元、 氣動(dòng)傳能電源處理單元的輸出連接的兩個(gè)單向二極管或門；DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的 直流電壓對(duì)電流測(cè)量和光電信息傳輸單元供電。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣動(dòng)與感應(yīng)混合供能的有源光電電流互感器，包括一個(gè)混合供電系統(tǒng)，一個(gè)電流測(cè)量系統(tǒng)?；旌瞎╇娤到y(tǒng)以一次電流感應(yīng)供電為主，當(dāng)感應(yīng)能量不足時(shí)用氣動(dòng)供能實(shí)行后備供電。感應(yīng)供電由取能線圈從一次電流母線感應(yīng)獲取供電能量，由一次感應(yīng)電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。后備供電用電動(dòng)壓氣機(jī)驅(qū)動(dòng)SF6氣體在雙層空心絕緣子內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)的輸出由氣動(dòng)傳能電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。電動(dòng)壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源從電流測(cè)量系統(tǒng)的二次處理子系統(tǒng)獲取母線電流信息，判斷感應(yīng)供電能量大小，控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行后備供電，實(shí)現(xiàn)主后備供電的選擇和切換。氣動(dòng)傳能電源和一次感應(yīng)電源都通過(guò)儲(chǔ)能電源儲(chǔ)能和對(duì)電流測(cè)量和光電信息傳輸系統(tǒng)供電。
文檔編號(hào)H02M7/02GK101950659SQ20101028140
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者何文林, 何月, 劉曉輝, 高乃奎 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)