专利名称：用于差动保护方案的主-从光纤电流传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传感器，尤其涉及用于差动保护方案的光纤电流传感器。
背景技术：
现今的输电系统通常包括高速故障保护系统，例如，高速故障保护系统工作以通过降低电压暂降持续时间来保持系统的瞬态稳定性并提供更好的电力质量。一种与现有输电线路(例如，具有115KV和更大额定电压的电力线路)一同使用的故障保护系统是电流差动系统，其使用来自电力线路的电流值息来确定是否存在故障。电流差动系统(又称为线路差动系统)不需要电压测量装置，因为电流差动系统在它们的故障确定中不使用电压值，因此，与基于电压传感器的保护系统相比对例如系统中的功率摆动和负载突变较不灵敏(虽然，如下面所述，电压测量值可用于与电流测量值结合例如以进行故障定位)。这些系统以如下方式工作，例如通过在输电线上的一点处获得第一组电流测量值，将那些测量值发送至控制站或继电器，并将第一组测量值与在输电线路上的第二点处获得的第二组电流测量值相比较，从而确定线路上是否存在故障。这种线路差动保护系统的示例在第6，518，767号美国专利中出现，该专利的公开通过引用并入本文。这种保护系统使用传统电流互感器(CT)来感测电力线路中的电流并向差动保护电路提供输入。然而，最近，已经开发光纤电流传感器作为基于CT的电路传感系统的替代。这种光纤电流传感器基于法拉第效应工作。导线中流动的电流引起磁场，所述磁场通过法拉第效应使围绕载流导线缠绕的光纤中传播的光的偏振面旋转。法拉第定律可表不为I = ^ HdL(I)其中I为电流，H为磁场，且对绕电流的闭路取积分。如果感测光纤围绕载流导线缠绕整数圈，且感测光纤中的每一点具有对磁场恒定的灵敏度，则光纤中光的偏振面的旋转取决于导线中承载的电流，并对所有外部产生的磁场(诸如由附近导线内承载的电流所引起的磁场)不灵敏。在存在磁场时，光的偏振面旋转通过的角度△ O给出为A O = V / H. dL(2)其中V是玻璃纤维的维尔德(Verdet)常数。在该路径自身闭合的情况下，感测光纤沿其路径对磁场进行线积分，其正比于导线中的电流。因此，AO =VNI,其中N是感测光纤围绕载流导线缠绕的圈数。由于电流的存在引起的光的偏振态的旋转可通过以下方式来测量将具有明确定义的线偏振态的光注入感测区域，然后在光退出感测区域后分析光的偏振态。可选地，A 0)表示在感测光纤中传播的圆偏振光波遇到的过量相移。此技术与如在1997年7月I日发布的、发明人为James N. Blake的题为“FiberOptic Interferometric Circuit and Magnetic Field Sensor (光纤干涉计量电路和磁场传感器)”的第5，644，397号美国专利中公开的同轴(in-line)光纤电流传感器相关，该专利在此通过引用并入。光纤传感器还公开在1997年12月9日发布的、发明人为James N. Blake 的题为 “Fiber Optics Apparatus and Method for Accurate CurrentSensing (用于精确电流感应的光纤装置和方法)”的第5，696，858号美国专利以及JamesN. Blake 的题为 “Fiber Optic Current Sensor (光纤电流传感器)”的第 6，188,811 号美国专利中，上述专利的公开内容在此通过弓丨用并入。因此，期望使这种光学电流传感器适用于例如差动保护方案以监测输电线路
发明内容
描述了用于测量例如输电线路上的差动电流的主-从电流传感器系统。从电流传感器可基于主传感器的平均输出被周期性地重新校准(或具有重新计算的补偿值)，此外，从传感器可以是无供电的(unpowered)并且可以远离接收其测量值的电子箱。还可以使用该主-从光学电流传感器系统任选地结合一个或多个电压传感器执行健康度监测和故障定位。根据一个示例性实施方式，一种使用主电流传感器和从电流传感器测量输电线路中的差动电流的方法包括以下步骤使用主电流传感器测量输电线路的第一位置处的第一电流值；使用从电流传感器测量输电线路的第二位置处的第二电流值，其中主电流传感器和从电流传感器中的至少一个是光学电流传感器；基于第一电流值和第二电流值确定差动电流；以及基于主电流传感器的输出重新校准从电流传感器的输出。根据本发明的另一个方面，一种光学差动电流测量系统包括主电流传感器，被配置为测量第一电流值；从电流传感器，被配置为测量第二电流值，其中主电流传感器和从电流传感器中的至少一个是光学电流传感器；以及控制器，被配置为从主电流传感器和从电流传感器接收测量值并被配置为基于第一电流值和第二电流值确定差动电流，其中控制器还被配置为基于主电流传感器的输出补偿第二电流值。
附图示出了本发明的示例性实施方式，其中图I描绘了第一种传统光纤电流传感器；图2描绘了第二种传统光纤电流传感器；图3是示出传统闭环控制电路的框图；图4示出根据本发明的示例性实施方式的用于向输电线路提供差动保护的主-从光学电流传感器；以及图5是示出根据示例性实施方式的使用主从电流传感器测量输电线路中的差动电流的方法的流程图。
具体实施例方式本发明的以下详细描述涉及附图。不同附图中相同的参考数字标识相同的或相似的元件。另外，以下详细描述不限制本发明。替代地，本发明的范围由随附的权利要求界定。为了给文中描述的示例性实施方式提供一些背景，上面通过引用并入的’811专利中公开的光纤电流传感器在此被重现为图I。这里，来自源10的光穿过耦合器11和偏振器12传播至45度接合部(splice) 13，在45度接合部13处，光等分为两个偏振态，并且在光电路的剩余部分中保持这两个偏振态。压电(PZT)双折射调制器14有区别地调制这两个偏振态中的光的相位。调制器14由提供具有方波或正弦波形式的周期性交变电信号的调制器信号发生器71驱动。光随后穿过延时线路15，穿过将两个线偏振态转换为两个圆形偏振态的模式转换器16，并穿过优化的传感器线圈17传播。优化的传感器线圈17围绕载流 导线18(例如，输电线路)。光被反射终点19反射并折回穿过光电路，最终到达检测器20。开环信号处理器21将检测到的信号转换为输出22，输出22指示载流导线18中流动的电流。’ 811专利还描述了可使用法拉第旋转器和模式转换器来替代双折射调制器14以无源地偏置电流传感器的实施方式，下面将更加详细地讨论。稱合器11能够被实施为3dB光稱合装置,然而,其也将固有光学损失引入系统。固有光学损失涉及将存在于假定理想装置特性且排除装置本身外部的损失(例如，由光接合引起的损失)的光纤电流传感器中的损失。例如，在从光源10到反射终点19的前向传播期间，由光源10产生的光的一部分(例如，大约一半)通过耦合器11耦合至光纤24并远离检测器20行进(由箭头A表示)。该光能量因其不用于电流感测测量而可被废弃或丢弃。余下的光(由箭头B表示)如上所述朝着反射终点19行进，然而该光的大约一半在偏振器12中损失。当光从反射终点19返回时，当其穿过偏振器12的时候，其再次经历损失。出于示例性目的，假设调制器14被设计为使电流传感器偏置至求积点(下面描述)，则返回路径上与偏振器12有关的固有光学损失将再次为从其穿过的光能量的大约一半。剩余的光被再次耦合至光纤24中，产生向检测器20行进的一部分光(由箭头C表示)和继续朝着光源10行进的另一部分(由箭头D表示)。因此，考虑到固有损失，事实上光源10最初产生的光能量的仅约1/16返回了检测器20。根据另一种已知光学电流传感配置，通过使用偏振分束器以在前向传播期间朝向反射终点引导光以及在其返回期间朝向检测器引导光，能够降低这种光纤电流传感器中的光学损失。示例在图2中示出。这里，光源50 (例如，超发光二极管(SLED))发出具有随机偏振态的光，所述光稱合至单模(SM)光纤51。该光任选地由消偏振器52消偏振,使得从消偏振器52输出的光的偏振态包含约一半的光具有第一线偏振态并且余下的光具有与第一线偏振态正交的第二线偏振态。消偏振光行进至偏振分束器(PBS)54，在偏振分束器54处，该光通过端口 55进入。偏振分束器54工作以将消偏振光分为其两个正交偏振分量。一个偏振分量(由箭头A表示)从PBS 54内的分裂接合处(splitting junction)反射回去并且基本在该装置内散射(虽然某些光能够通过端口 55被反射回去)，并且另一个偏振分量(由箭头B表示)穿过PBS的端口 57传输。因此，在前向传播方向(即，从源50到反射终点56)上，PBS 54充当偏振器，使得具有单一线偏振态的光被传送至法拉第旋转器58。入射至法拉第旋转器58上的线偏振光可以被看作是两个基本相等的圆偏振分量波，例如，右旋圆(RHC)偏振分量波和左旋圆(LHC)偏振分量。法拉第旋转器58工作以在RHC分量波和LHC分量波之间无源地引入偏置，以提高检测器对流过导线59的电流量的灵敏度，下面将参照图3更加详细地描述。在本发明的此示例性实施方式中，法拉第旋转器58对RHC和LHC分量波之一引入+22. 5度的相移，并对RHC和LHC分量波中的另一个引入-22.5度的相移。然后将偏置的光能量输出到1/4波片(X/4) 60，该波片充当模式转换器以将圆偏振光转换成线偏振光。线偏振光随后经由保偏(PM)光纤61传送到另一个1/4波片62，该波片62充当模式转换器以将线偏振光转回成圆偏振光。1/4波片60、PM光纤61和1/4波片62被设置为一种帮助保持光的偏振态(且更重要的是保持偏振分量间的相对相移)的机构，因为检测器64工作以检测此相移，根据此相移确定流过导体59的电流大小 。取决于根据本发明的光纤电流传感器的具体实施，PM光纤61可具有约一米或两米到几百米之间的长度，在该长度上可保持分量的偏振态和相移信息。使用线性偏振以在系统的此部分上传送光，因为其对易于降级光的分量波的偏振态纯度的磁效应和应力效应是较不敏感的。圆偏振光从1/4波片62输出后,进入环绕导线59的传感光纤66,导线59的电流正被监测。当圆偏振态在整个传感光纤66被很好保持时，检测器64达到其最高的灵敏度。如’ 811专利中所述，扭转双折射光纤能够在一定程度上保持圆偏振态。然而，期望圆偏振态被良好保持，从而能够使用极长长度(几百米)的感测光纤。如上面参照图I中所示的光学电流传感器进行的讨论，流过导体59的电流将根据A O = VNI在通过传感光纤66的光的RHC和LHC偏振分量波之间引入附加的相移，累积为2VNI。然后光将到达反射终点56，例如，镜子，光在反射终点处通过传感光纤66被反射回到1/4波片62。在通过传感光纤66反向传播期间，光的RHC和LHC分量波将在其间获得2VNI的第二相移，在两次传递后总计4VNI。此第二相移将累积到第一相移(而不是抵消它)，因为在入射在反射终点后，RHC和LHC分量波的偏振方向反向，而在反向路径上，光通过相反的方向上流过导体59的电流产生的磁场。对于通过PM光纤61的回程，光将由1/4波片62转回成线偏振光，并再次由1/4波片60转回成圆偏振光。光将再次被法拉第旋转器58相移，使得在RHC和LHC分量波之间引入的累积相移为90度加上4VNI。然后从法拉第旋转器58输出的光继续进入PBS 54。从法拉第旋转器58输出的光的一些部分(其量取决于沿着前向和反向路径引入的累积相移)将具有偏振，该偏振使其从法拉第旋转器58的路径轴线被反射并通过PBS 54的端口65向着检测器64(如由图2中箭头C所表示的)直接输出。剩余的光将通过PBS 54的端口 55向着源50被传输回来(如由图I中箭头D所表示的)，并可根据需要被隔离或废弃。这种背景下，端口 65是PBS 54的“不可逆端口(non-reciprocal port) ”,因为由箭头C表示的光通过其返回路径上与其沿着前向路径进入PBS 54的端口(端口 55)不同的端口离开PBS 54。相反地，由箭头D表示的返回光的部分通过可逆端口 55离开PBS 54。这种类型的光纤电流传感器检测通过偏振分束器的不可逆端口返回的光的强度以测量流过被测导体59的电流。应理解，前面所述仅是可用于如下所述的差动保护方案的多种光纤电流传感器的简单示例，也可以使用其它类型的光纤电流传感器作为替代。上述示例性电流传感器的多种变型和置换是可预料到的。例如，传感器64可连接至开环信号处理器以通过与图I所示的方式相似的方式确定与检测到的相移有关的电流。可替换地，检测器64可连接至闭环信号处理器250，闭环信号处理器250驱动电流发生器260，电流发生器260产生消相(phasenulling)电流，如仅示出光纤电流传感器的一部分的图3中所示。消相电流基本消除由载流导线59中的电流产生的非可逆相移。另一种变型为，法拉第旋转器58和1/4波片60可替换为双折射调制器和延时线圈。在这种实施方式中，1/4波片60能够被省略，因为双折射调制器工作在线偏振光下。然而，法拉第旋转器组合的优点为，作为无源装置并因此不需要电力。光学元件54、58和60能够被封装在一起作为单个单元或能够分离地实施。此外，如果光纤电流传感器的这部分位于导体59附近，则可在法拉第旋转器58附近放置防护罩，例如，导线环，以防法拉第旋转器暴露于潜在的大磁场。使用光学电流传感器的差动保护方案根据示例性实施方式，主-从光学电流传感器被用于代替基于电流互感器的系统获得用于例如为输电线路提供差动电流保护的电流测量值。更具体地，根据这些示例性实施方式，如图4中大致所示，在线路400上的两个不同点处测量相同线路上的电流的两个光学电流传感器之间建立主-从关系。这里,一个电流传感器402 (由其电流感测环概念性地表示)是主设备，另一个电流传感器404是从设备。根据某些示例性实施方式，主电流传感器402或从电流传感器404可被实施为上面参照图1-3描述的光学电流传感器中的任何一种。主光学电流传感器402因此用于获得在A点处通过线路400的电流的读数，从光学电流传感器404用于获得在B点处通过线路400的电流的读数。光学电流传感器402所获得的读数经由光纤链路405发回电子箱(EB)406。点A和B可相隔很长距离，例如，长达IOkm(或更长)并且例如可包括线路400的高架至地下的变换，其重要性将在下面详细描述。
在一段时间内，从电流传感器404所测量到的平均(或瞬时)电流例如在电子箱406 (电子箱406可以包含在继电器408中，也可以不包含在继电器408中)中被重新校准，以匹配主电流传感器402的平均(或瞬时)电流。这能够例如通过在电子箱406中的用于从光学电流传感器的信号处理路径中包含数字乘法器来实施，数字乘法器补偿所接收的来自从光学电流传感器的测量值。例如，主传感器和从传感器的长期平均值的比可用作乘法器的输入以补偿所接收的从设备的值。此外，两组3相感测电子设备能够容纳在同一个电子箱406中，电子箱406允许与箱的功能一体的主-从关系的电子实施的示例性实施方式，所述电子箱能够由电源(PS)410供电。根据一个示例性实施方式，长期平均的时间可近似于15分钟，然而，本领域技术人员应理解，也可以使用其它时间周期。光学电流传感器402和404之间的这种主-从关系避免两个传感器的比例因子漂离，以使它们的测量电流之间的差随着时间基本保持一致，尽管它们的测量值的可能由于线路故障而出现瞬时变化。如果在两个传感器402和404之间存在短期故障(例如，如果线路400对另一条线路或对地产生电弧，或雷电击中两点之间)，则流过两个传感器402和404的电流将会不同。如上所述，随后能够基于由这些光学电流传感器提供的读数实施差动电流保护，例如，如上面作为参考并入的第6，518，767号美国专利所述。根据这些示例性实施方式在两个传感器402与404之间采用主-从关系的优点在于，通过主-从关系，能够显著放宽单独光学传感器402和404的绝对精度。
假设在示意性差动保护方案实施中需要如实监测1%的差动电流是必须的。在没有主-从关系的情况下，每个单独传感器将需要在传感器的寿命内保持优于+/-0. 5%的精度。然而，在根据这些示例性实施方式采用主-从关系的情况下，单独传感器的长期精度可非常安全地放宽至+/_10%。仅有的要求是传感器在从传感器的重新校准之间的控制周期内(例如，每15分钟)的漂移不超过+/-0. 5%。根据一个示例性实施方式，其中既需要差动电流测量值又需要绝对电流测量值，差动电流测量系统可使用一个高精度光学电流传感器(例如，其测量的电流与电流实际值相差不超过+/-1% )和一个不太精确的光学电流传感器(例如，其测量的电流相对于电流实际值变化超过I %，例如，+/-10%或更大变化)。高精度光学电流传感器可用作主设备402，不太精确的光学电流传感器可用作从设备404。随后，高精度传感器402可用于提供线路400的绝对电流测量，同时两个传感器402和404协作以提供线路400的差动测量。如上述所，某些示例性电流传感器是有源光学电流传感器，例如，使用基于PZT的传感器，而其他示例性电流传感器是无源光学电流传感器，例如，使用基于法拉第旋转器的传感器。
这些不同类型的光学传感器具有各种特性，这些特性可至少一部分地用于根据这些示例性实施方式配置示例性差动保护方案。例如，基于有源(PZT)的光学电流传感器非常精确而基于无源(法拉第旋转器)的传感器精度较低。然而，较之基于PZT的有源光学电流传感器，无源光学电流传感器具有两个显著实用的优点。第一个优点是，无源光学电流传感器是比有源光学传感器成本低的产品。第二个优点是，无源光学电流传感器在传感器和电子设备之间不需要电线并且能够放置在离控制室远达IOkm的位置。这允许测量相隔IOkm的差动电流而不需要任何电气布线(仅光纤连接405)。在对地下传输电路中的差动电流进行测量时，该实施方式特别有用。因此,根据一个不例性实施方式,主光学电流传感器402可被实施为前述光学电流传感器(图1-3)中的使用PZT型传感器的那种，而从光学电流传感器404可被实施为前述光学电流传感器(图1-3)中的使用法拉第旋转器的那种。这种配置可例如在既需要线路400上的绝对电流测量又需要线路400上的差动电流测量时有用。可替换地，如果仅需要差动保护，则在图4中可采用两个无源光学电流传感器作为主光学电流传感器402和从光学电流传感器404。虽然这两个示例性实施方式可能由于上述原因而特别有益，但本发明还预料到并明显包括其它两种情况，即，(I)主设备402是无源光学电流传感器且从设备404是有源光学电流传感器；以及(2)两个光学电流传感器均被实施为有源光学电流传感器。因此，根据某些示例性实施方式，测量系统的远端处(例如，设置有光学电流传感器404的位置)不需要供电基础设施。在这种情况下，应注意，电源410可以仅设置在系统靠近电子箱406和主光学电流传感器402的一端。这个特征使得远程传感器例如能够被安装在电力线路400中的高架至地下的变换处，其在住宅小区边缘和城市边缘是很普遍的并且在保护地下电力线缆时特别有用。例如，通过在地下电力线路两侧提供电流传感器，能够直接检测线路中的高架部分、或线路中的地下部分是否发生故障。通过这种方法，如果故障出现在线路400的高架部分，则设置在继电器408中的断路器在故障被排除后应自动重新闭合。高架线路的故障通常是暂时的，并且电力在断路器跳开很短时间之后应自动恢复。另一方面，如果确定故障位于电力线路400的地下部分，则不希望断路器在故障被排除之后自动重新闭合，因为地下线路的问题很可能不是暂时的。因此，断路器的重新闭合方案可以根据确定故障位于地上或地下而变化。根据示例性实施方式，通过位于线路400的地下部分的相反两侧的传感器，例如，系统能够直接告知故障是否位于地下(在传感器之间)或位于地上(不在传感器之间)。当两个传感器402和404位于地下线路的相反两端且故障位于线路的地下部分时，两个传感器402和404将提供不同的电流读数。不同的是，当故障位于线路的地上部分时，位于线路的地下部分的相反两侧的这两个传感器402和404将提供相同或相似的电流读数。因此，示例性实施方式使得继电器408例如能够通过由电子箱406提供的直接测量值决定是否重新闭合断路器。因此，根据一个示例性实施方式，使用主光学电路传感器和从光学电路传感器在输电线路中测量差动电流的方法，可包括图5中的流程图中所示的步骤。这里，在步骤500中，使用主光学电流传感器在输电线路的第一位置处测量第一电流值。在步骤502中，使用从光学电流传感器在输电线路的第二位置处测量第二电流值。在步骤504中，基于第一电流值和第二电流值确定差动电流。在步骤506中，基于主光学电流传感器的输出对从光学电流传感器的输出进行重新校准。应注意，如下面更加详细地描述，虽然图4和5描绘了根 据该示例性实施方式的主电流传感器402和从电流传感器404均是光学电流传感器，但这些传感器402和404中的至少一个可以在其它示例性实施方式中使用非光学的电流感测技术来实施。前述示例性实施方式例如使得故障检测/定位能够被执行。根据其它示例性实施方式，图4中所示的系统还能够或可替换地用于监测位于两个传感器402和404之间的电力线路400的健康度。考虑到电力线路400(特别是在点A和点B之间的长距离上)通常将被制造为连接在一起的多个线路段。被分解的线路在其接点处易具有小的断续电弧，这些电弧对地放电。这些小的断续电弧通过传感器402和404产生测量值，所述测量值示出线路400上的噪声差动电流的存在。总的来说，例如，两个传感器402和404之间的线路400的地下部分(或任何段)中的这种断续电弧产生电流，由于这两个传感器之间的段中的电弧，通过一个传感器402的电流与通过另一个传感器404的电流不同。例如，可以从两个传感器之间的线路的一侧提取在给定接点处从线路流至地面的一些电流。因此，例如，设置于电子箱406和/或继电器408中的健康度监测功能能够使用传感器402和404所提供的测量值例如以相对于点B处的测量值中的噪声比较点A处的测量值中的噪声，作为线路400的健康度的指示。更具体地，应理解，在“健康的”线路400 (即，在接点处对地产生较小电弧或火花的线路)中，点A和B处的噪声将基本近似，而在“不健康的”线路400 (即，在接点处对地产生更大电弧或火花的线路)中，点A和B处测量的噪声的差异较大，例如，点A和点B处的噪声值将彼此抗关联(anti-correlated)，并且这种抗关联噪声的大小能够用于确定输电线路400的相对健康度。根据这种示例性实施方式的健康度监测例如允许线路400的待智能地优化的段的更换方案。虽然前述示例性实施方式针对使用主-从光学电流传感器组合的光学电流感测，但这种示例性实施方式也不排除使用电压测量，例如，使用光学电压测量装置。例如，上面参照图4所示的差动电流测量装置可与故障定位继电器(有时称为“距离继电器”)结合。为了执行这种故障定位，可以使用线路400—端处(例如，电子箱406处)的电压信息，电子箱406通常将与合适的电压传感器一起位于变电所处。通过比较故障期间的电流和电压，至少能够粗略地确定故障的位置。上述功能，例如，确定差动电流值和/或补偿接收自从光学电流传感器的值可以在与继电器408分离的电子箱406中被执行，或可以在继电器本身中被执行，或在某些其它位置/装置/壳体中被执行，所有这些均共同地称为“控制器”。此外，虽然上述示例性实施方式将主传感器和从传感器均描绘为光学传感器，但不需要这两个电流传感器均为光学电流传感器。可替换地，传感器之一可以是非光学电流传感器，例如，基于互感器的电流传感器。根据某些示例性实施方式，然而，可以期望电流传感器中的至少一个是光学电流传感器，例如，位于难以为装置供电的位置和/或远离控制器的传感器。上述示例性实施方式期望在各个方面对本发明都是说明性的，而非限制性的。因 此，本发明能够有由本领域技术人员根据在此包含的描述得出对详细实施的许多变化。认为所有这样的变化和修改都在由后面的权利要求界定的本发明的范围和精神内。本申请的描述中使用的元件、动作或指令都不应该解释为关键的或对发明必不可少的，除非明确这样说明过。同样地，如在此使用的，冠词“a (—个)”旨在包括一个或更多的项目。
权利要求
1.一种使用主电流传感器和从电流传感器测量输电线路中的差动电流的方法，所述方法包括以下步骤 使用主电流传感器测量所述输电线路的第一位置处的第一电流值； 使用从电流传感器测量所述输电线路的第二位置处的第二电流值，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是光学电流传感器； 基于所述第一电流值和所述第二电流值确定所述差动电流；以及 基于所述主电流传感器的输出重新校准所述从电流传感器的输出。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述重新校准的步骤被周期性地执行。
3.如权利要求I所述的方法，其中所述重新校准的步骤还包括通过使所述从电流传感器的输出乘以所述主电流传感器的平均输出与所述从电流传感器的平均输出的比来重新校准所述从电流传感器的输出。
4.如权利要求I所述的方法，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个具有相对高精度，从而所述主电流传感器和所述从电流传感器中的该至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值相差不超过I %。
5.如权利要求I所述的方法，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器的至少一个具有相对低精度，从而所述主电流传感器和所述从电流传感器中的该至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值相差超过1%。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的所述至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值的误差超过10%。
7.如权利要求I所述的方法，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是无源无供电装置。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述无源无供电装置包括法拉第旋转器。
9.如权利要求I所述的方法，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是有源有供电装置。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述有源有供电装置包括压电双折射调制器。
11.如权利要求I所述的方法，还包括 使用所述第一电流值和所述第二电流值监测所述输电线路的健康度。
12.如权利要求11所述的方法，还包括 确定与所述第一电流值和所述第二电流值相关的抗关联噪声的大小以监测所述输电线路的健康度。
13.一种光学差动电流测量系统包括 主电流传感器，被配置为测量第一电流值； 从电流传感器，被配置为测量第二电流值，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是光学电流传感器；以及 控制器，被配置为从所述主电流传感器和所述从电流传感器接收测量值并被配置为基于所述第一电流值和所述第二电流值确定所述差动电流，其中所述控制器还被配置为基于所述主电流传感器的输出补偿所述第二电流值。
14.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，还包括 乘法器，被配置为使所述第二电流值乘以所述主电流传感器的平均输出与所述从电流传感器的平均输出的比来执行所述补偿。
15.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器的至少一个具有相对高精度，从而所述主电流传感器和所述从电流传感器中的该至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值相差不超过1%。
16.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器的至少一个具有相对低精度，从而所述主电流传感器和所述从电流传感器中的该至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值相差超过1%。
17.如权利要求16所述的光学差动电流测量系统，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的所述至少一个能够在对所述第一电流和所述第二电流中的相应电流进行测量时使该相应电流与通过所述输电线路的电流的实际值的误差超过10%。
18.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是无源无供电装置。
19.如权利要求18所述的光学差动电流测量系统，其中所述无源无供电装置包括法拉第旋转器。
20.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，其中所述主电流传感器和所述从电流传感器中的至少一个是有源有供电装置。
21.如权利要求20所述的光学差动电流测量系统，其中所述有源有供电装置包括压电双折射调制器。
22.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，还包括 健康度监测模块，被配置为使用所述第一电流值和所述第二电流值监测所述输电线路的健康度。
23.如权利要求22所述的光学差动电流测量系统，其中所述健康度监测模块还被配置为确定与所述第一电流值和所述第二电流值相关的抗关联噪声的大小，以监测所述输电线路的健康度。
24.如权利要求13所述的光学差动电流测量系统，其中所述控制器或者是(a)继电器的一部分，或者是(b)与所述继电器分离的电子箱一部分。
全文摘要
描述了用于测量例如输电线路上的差动电流的主-从电流传感器系统。从电流传感器可基于主传感器的平均输出被周期性地重新校准(或具有重新计算的补偿值)，此外，从传感器可以是无供电的并且可以远离接收其测量值的电子箱。还可以使用该主-从光学电流传感器系统任选地结合一个或多个电压传感器执行健康度监测和故障定位。
文档编号G01R33/032GK102753986SQ201080047578
公开日2012年10月24日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月11日
发明者卡尔·格拉佐, 詹姆士·N·布莱克 申请人:阿尔斯通电网公司