专利名称：一种光纤式电压电流组合测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力測量技术领域，涉及ー种用于电カ系统中测量各种一次暂态电压电流的光纤式电压电流组合測量装置。
背景技术：
电カ系统的运行过程有稳定过程和过渡过程，也称为电カ系统的稳态和暂态。电力系统暂态有多种过程，如断路器合分空载变压器、断路器合分空载线路、断路器关合短路和开断短路故障、断路器分合电容器和隔离开关分合空母线等。在一般情况下，电カ系统暂态过程中电压和电流变化的速率要远大于稳态状态。在电カ系统的稳定状态条件下，电压 和电流的频率为50Hz ;在暂态的极端条件下，电压和电流的高频频率可高达IOOMHz (快速暂态过电压VFTO )。电カ系统的暂态过程的特点是电压和电流变化从エ频开始，随着开关设备合分状态的变化或其它因素(系统故障短路、雷电侵入等)产生电压电流的突变，伴随产生高于エ频的过电压和冲击电流，暂态过程持续时间及特性參数与产生暂态的设备和系统參数有关。典型的暂态过程是断路器分合电容器过程和隔离开关分合空母线过程。GIS中的隔离开关分合空母线暂态过程持续时间一般在几百毫秒，电弧击穿熄灭次数可达几百次，产生过电压的频谱范围为50Hz 100MHz，过电压幅值可达2. 8p.u.。高频率大幅值的过电压会对一次设备的绝缘产生危害或损坏，特别是对线圈类设备产生较大危害。暂态过程产生的冲击电流会使设备产生冲击电动力，过大的电动カ会使一次设备导电回路、绝缘支撑件、金属禁锢件产生形变或损坏。此外，暂态高频电流会产生较强的电磁波，强电磁波将严重影响ニ次设备的安全运行。随着超高压和特高压电网的建设，研究超高压和特高压下各种电カ暂态过程及其特性数据，是提高电网安全运行水平的重要内容。开展电カ系统的暂态研究，需要測量暂态过程的电压和电流变化波形数据，因此，暂态电压和暂态电流的測量设备，是进行该项目研究的必备关键设备。对测量暂态过程设备的基本要求是測量响应快，測量准确度高，測量频带宽，抗干扰性强，现场安装使用方便。在超高压和特高压电网中，暂态电压测量一般是通过电容式套管末屏进行，电流测量是通过一次设备电流互感器进行。通过套管末屏和电流互感器测量暂态电压电流，其优点是利用了一次设备，接线比较简单，工作量小。然而，这种常规测量方法也有它固有的缺点I)測量点受一次设备位置限制。目前除变压器和电抗器套管有电容式套管外，GIS、断路器、SF6电流互感器、隔离开关均没有电容式套管，电压测量点较少，不易满足测量需要。2)测量频带受一次设备的限制。电容式套管末屏频率响应在IMHz以内，普通电流互感器在IkHz以内。3)常规测量二次信号传输采用屏蔽电缆，測量抗干扰性能低，并对频率较高的信号衰减较大。常规暂态測量对电压量测量的较多，对电流量測量相对较少。其主要原因是电压因素对设备和电网系统影响较大，电流量影响相对较少，电流测量比较多的是系统短路时的故障电流测量。随着智能电网的建设发展，采用以电子式互感器为代表的一次设备、在线监测装置、自动化装置、通讯信息装置等大量应用，二次设备的电磁兼容特性对电网的安全稳定运行影响较大。影响二次设备的干扰源之ー是一次设备暂态过程产生高频大电流，这主要发生在一次设备产生的强电弧过程，因为各种设备接入和断开过程，最先都是电弧过程(除半导体开关)，电弧过程一般都是高变化率、大幅值的高频电流，高频电流除了沿导线传导之外，会产生强电磁波辐射，二次设备使用在一次设备附近，将会受到电磁波的影响。电流测量的另ー个目的是和电压同时配合測量，有助于研究分析开关设备的电弧重燃、重击穿物理特性。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光纤式电压电流组合測量装置，该装置具有安装使用方便、測量范围宽、測量准确性和可靠性高的优点。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种光纤式电压电流组合测量装置，包括通过防雨光缆相互连接的前置机和終端机；所述前置机包括电流传感器、电压传感器、模数转换模块和电光转换模块，所述电流传感器和电压传感器的信号输出端连接至模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接至电光转换模块的输入端，所述电光转换模块的输出端连接防雨光缆；所述终端机包括光电转换模块和计算机，所述光电转换模块的输出端连接至计算机。上述电压传感器由屏蔽机箱、嵌置在屏蔽机箱上面的金属感应极板以及填充在金属感应极板和屏蔽机箱之间的聚酷薄膜构成。进ー步，该装置还包括有光纤遥控开关器，所述光纤遥控开关器由光电开关和光电遥控开关组成；所述光电开关连接电光转换模块，所述光电遥控开关连接光电转换模块。所述光电转换模块还连接有电磁波同步触发器。上述前置机还包括有电源模块，所述电源模块连接至模数转换模块、电光转换模块和光电开关。本实用新型将电压、电流传感、測量及光电变换集中为一体，可有效的提高抗干扰性能；并且本实用新型将数据采集单元块置于高电位并由计算机控制，具有測量范围宽、频率响应好、信号记录容量大、測量灵活的特点；而且其采用数字光纤通信，可实现IOkm远距离测量。

图I为本实用新型的整体框图；图2为本实用新型的电压传感器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进ー步详细描述參见图1，本实用新型的光纤式电压电流组合测量装置包括通过防雨光缆相互连接的前置机和終端机；前置机包括电流传感器、电压传感器、模数转换模块和电光转换模块，电流传感器和电压传感器的信号输出端连接至模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接至电光转换模块的输入端，电光转换模块的输出端连接防雨光缆；终端机包括光电转换模块和计算机，光电转换模块的输出端连接至计算机。本实用新型还包括有一光纤遥控开关器，该光纤遥控开关器由光电开关和光电遥控开关配合组成，其中光电开关连接电光转换模块，光电遥控开关连接光电转换模块，所述光电转换模块还连接有电磁波同步触发器。本实用新型由光电开关和光电遥控开关组成的光纤遥控开关器，通过地面的光电遥控开关控制前置机的电源通断，以实现測量系统具有较高的电源使用率。电磁波同步触发器能有效触发模数采集变换装置。当电磁波同步触发器接收高压电器设备在暂态过程产生的电磁波信号幅值超过设定值时，发出ー个脉冲启动模数采集变换装置。所述前置机还包括有电源模块，所述电源模块连接至模数转换模块、电光转换模块和光电开关。參见图2，所述电压传感器由屏蔽机箱I、嵌置在屏蔽机箱I上面的金属感应极板2 以及填充在金属感应极板2和屏蔽机箱I之间的聚酷薄膜3构成。实际测量过程中，金属感应极板2放置于被测高压导体表面，与屏蔽机箱I形成电压传感器的低压臂，而屏蔽机箱I与地面形成传感器的高压臂，此结构提高了测量暂态电压的准确性和稳定性。本实用新型在实际测量中，将电压传感器的感应极板放置于被测高压导体表面，分别与屏蔽机箱和地面形成电压传感器的低压臂和高压臂，通过校准得到电压传感器的分压比和测得低压臂输出电压后，通过换算获得高压导体暂态过程中产生的对地电压值；通过电流传感器电磁耦合原理测得kA级高频暂态电流信号。电压、电流传感器输出信号经模数采集变换模块、电光变换模块、防雨光缆等最終接入到计算机，最后通过测量软件进行后端数据处理。
权利要求1.一种光纤式电压电流组合测量装置，其特征在于，包括通过防雨光缆相互连接的前置机和終端机；所述前置机包括电流传感器、电压传感器、模数转换模块和电光转换模块，所述电流传感器和电压传感器的信号输出端连接至模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接至电光转换模块的输入端，所述电光转换模块的输出端连接防雨光缆；所述终端机包括光电转换模块和计算机，所述光电转换模块的输出端连接至计算机。
2.根据权利要求I所述的光纤式电压电流组合测量装置，其特征在于，所述电压传感器由屏蔽机箱(I)、嵌置在屏蔽机箱(I)上面的金属感应极板(2)以及填充在金属感应极板(2)和屏蔽机箱(I)之间的聚酯薄膜(3)构成。
3.根据权利要求I所述的光纤式电压电流组合测量装置，其特征在于，还包括有光纤遥控开关器，所述光纤遥控开关器由光电开关和光电遥控开关组成；所述光电开关连接电光转换模块，所述光电遥控开关连接光电转换模块。
4.根据权利要求3所述的光纤式电压电流组合测量装置，其特征在于，所述光电转换模块还连接有电磁波同步触发器。
5.根据权利要求1、2或3所述的光纤式电压电流组合测量装置，其特征在于，所述前置机还包括有电源模块，所述电源模块连接至模数转换模块、电光转换模块和光电开关。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤式电压电流组合测量装置，包括通过防雨光缆相互连接的前置机和终端机；前置机包括电流传感器、电压传感器、模数转换模块和电光转换模块，电流传感器和电压传感器的信号输出端连接至模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接至电光转换模块的输入端，电光转换模块的输出端连接防雨光缆；终端机包括光电转换模块和计算机，光电转换模块的输出端连接至计算机。本实用新型将电压、电流传感、测量及光电变换集中为一体，可有效的提高抗干扰性能；并且本实用新型将数据采集单元块置于高电位并由计算机控制，具有测量范围宽、频率响应好、信号记录容量大、测量灵活的特点；而且其采用数字光纤通信，可实现10km远距离测量。
文档编号G01R15/00GK202661528SQ20122024675
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者卢江平, 赵学风 申请人:陕西电力科学研究院, 国家电网公司