测量三相高压输电线路电流的方法
【专利摘要】测量三相高压输电线路电流的方法，涉及三相载流导线电流测量领域。解决了传统电磁式电流互感器在三相载流导线电流测量时存在的缺点。将三相载流导线分布排列呈钝角三角形，在所述钝角三角形的三个边与其垂线的交点处各放置一个三相直通式光学电流互感器，且所述三个三相直通式光学电流互感器的直通式磁光玻璃的光路方向分别与三个边的连接方向相同，两条锐角边的边长大于不同电压等级的最小相间距；当三相载流导线中通有电流时，光线经分束器分束后分别入射至第一检偏器和第二检偏器，通过出射光的光强Jo1以及Jo2获得线偏振光通过直通式磁光玻璃时发生偏转的角度再根据法拉第旋光效应获得载流导线中的电流大小。本发明适用于三相截流导线电流测量。
【专利说明】测量三相高压输电线路电流的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三相载流导线电流测量领域。
【背景技术】
[0002] 传统电磁式电流互感器技术成熟，可靠性高，并且有着较高的稳态测量精度，在变 电站中覆盖广泛，但它也有不足之处。电磁式电流互感器的主要缺点有：
[0003] 1.绝缘结构复杂，体积笨重，造价高，安装及维护困难；
[0004] 2.线路故障时电流互感器易发生饱和，造成测量误差；
[0005] 3.由互感器引至保护控制设备的电缆容易受到电磁干扰；
[0006] 4.采用油浸纸绝缘易燃、易爆不安全；
[0007] 5.对二次侧输出对负荷要求严格，若二次负载较大测量误差就增大，准确度下 降；
[0008] 6.二次侧不能开路，否则会感应出高电压威胁人员及设备安全。
[0009] 电磁式电流互感器的输出是模拟信号，已经跟不上现代智能变电站建设的需要。
【发明内容】
[0010] 本发明为了解决传统电磁式电流互感器在三相载流导线电流测量时存在上述缺 点，提出了一种测量三相高压输电线路电流的方法。
[0011] 本发明提出的测量三相高压输电线路电流的方法是基于以下所述的三相直通式 光学电流互感器实现的：
[0012] 所述三相直通式光学电流互感器包括第一自聚焦透镜、起偏器、直通式磁光玻璃、 分束器、第一检偏器、第二检偏器、第二自聚焦透镜、第三自聚焦透镜、第一光电转换器和第 二光电转换器，光线经第一自聚焦透镜聚焦后入射至起偏器，起偏器将光线转变为线偏振 光后入射至直通式磁光玻璃，线偏振光在直通式磁光玻璃中发生偏转，直通式磁光玻璃的 出射光线入射至分束器，分束器将入射光线分为两束光线后射出，分束器的一束出射光线 经第一检偏器和第二自聚焦透镜后入射至第一光电转换器，分束器的另一束出射光线经第 二检偏器和第三自聚焦透镜后入射至第二光电转换器，
[0013] 所述测量三相高压输电线路电流的方法由以下过程实现：
[0014] 将三相载流导线分布排列呈钝角三角形，在所述钝角三角形的三个边与其垂线的 交点处各放置一个三相直通式光学电流互感器，且所述三个三相直通式光学电流互感器的 直通式磁光玻璃的光路方向分别与三个边的连接方向相同，两条锐角边的边长大于不同电 压等级的最小相间距；
[0015] 当三相载流导线中通有电流时，光线经起偏器后转变为线偏振光，所述线偏振光 通过直通式磁光玻璃时发生偏转，当光线经分束器分束后分别入射至第一检偏器和第二检 偏器，获得经第一检偏器射出的出射光的光强Jd以及经第二检偏器射出的出射光的光强 了。 2，并通过L与获得线偏振光通过直通式磁光玻璃时发生偏转的角度供，再根据法拉第 旋光效应获得载流导线中的电流大小。
[0016] 有益效果：本发明提出的电流测量方法在测量的过程中，测量出的相应相电流将 不受另两相电流干扰，具有无相间干扰的特点，测量精度更高，测量结果更加准确，绝缘结 构简单，体积小重量轻；动态测量范围大，不会发生磁饱和；信号由光纤传送，不会受到电 磁干扰；不依靠使用易燃易爆的油来绝缘；精度和负载无关；二次侧开路不会产生除了电 力系统失去监测之外的危险。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为【具体实施方式】一所述的三相直通式光学电流互感器的原理示意图；
[0018] 图2为三相直通式光学电流互感器进行三相载流导线电流测量时的位置示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0019] 一、结合图1和图2说明本，本所述的测 量三相高压输电线路电流的方法是基于以下所述的三相直通式光学电流互感器实现的：
[0020] 所述三相直通式光学电流互感器包括第一自聚焦透镜1、起偏器2、直通式磁光玻 璃3、分束器4、第一检偏器5、第二检偏器8、第二自聚焦透镜6、第三自聚焦透镜9、第一光 电转换器7和第二光电转换器10，光线经第一自聚焦透镜1聚焦后入射至起偏器2，起偏器 2将光线转变为线偏振光后入射至直通式磁光玻璃3,线偏振光在直通式磁光玻璃3中发生 偏转，直通式磁光玻璃3的出射光线入射至分束器4,分束器4将入射光线分为两束光线后 射出，分束器4的一束出射光线经第一检偏器5和第二自聚焦透镜6后入射至第一光电转 换器7,分束器4的另一束出射光线经第二检偏器8和第三自聚焦透镜9后入射至第二光电 转换器10，
[0021] 所述测量三相高压输电线路电流的方法由以下过程实现：
[0022] 将三相载流导线分布排列呈钝角三角形，在所述钝角三角形的三个边与其垂线的 交点处各放置一个三相直通式光学电流互感器，且所述三个三相直通式光学电流互感器的 直通式磁光玻璃3的光路方向分别与三个边的连接方向相同，两条锐角边的边长大于不同 电压等级的最小相间距；
[0023] 当三相载流导线中通有电流时，光线经起偏器2后转变为线偏振光，所述线偏振 光通过直通式磁光玻璃3时发生偏转，当光线经分束器4分束后分别入射至第一检偏器5 和第二检偏器8,获得经第一检偏器5射出的出射光的光强L以及经第二检偏器8射出的 出射光的光强上 2，并通过L与凡获得线偏振光通过直通式磁光玻璃3时发生偏转的角度 供，再根据法拉第旋光效应获得载流导线中的电流大小。
[0024] 相比于传统的电磁式电流互感器，本实施方式提出的光学电流互感器输出为数字 信号，既可以供测量用又可以供继保用，而且光学电流互感器还有以下优点：
[0025] 1.绝缘结构简单，体积小重量轻；
[0026] 2.动态测量范围大，不会发生磁饱和；
[0027] 3.信号由光纤传送，不会受到电磁干扰；
[0028] 4.不依靠使用易燃易爆的油来绝缘；
[0029] 5.精度和负载无关；
[0030] 6.二次侧开路不会产生除了电力系统失去监测之外的危险。
[0031] 从各方面来看光学电流互感器都要比传统的电磁式电流互感器更适应智能电网 的发展需求，为了保证制造工艺能适应精度要求，并减少光路过长带来的双折射影响，选用 直通式结构，并对电磁场以及光线干扰进行处理，能够更精确地测量出电流的大小。
【具体实施方式】 [0032] 二、本与一所述的测量三相高压输电线 路电流的方法的区别在于，所述第一检偏器5与起偏器2呈+45°角。
【具体实施方式】 [0033] 三、本与一所述的测量三相高压输电线 路电流的方法的区别在于，所述第二检偏器8与起偏器2呈-45°角。
[0034]
【具体实施方式】四、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的测量三相高压输电线 路电流的方法的区别在于，三个三相直通式光学电流互感器与其对应的三相截流导线的距 离和三个边边长的关系为d山=d2l2 = d3l3，其中，di为三相直通式光学电流互感器与对应 的截流导线间的距离，li为三相直通式光学电流互感器所在边的边长，i = 1，2, 3。
[0035] 【具体实施方式】五、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的测量三相高压输电线 路电流的方法的区别在于，通过L与上 2获得线偏振光通过直通式磁光玻璃3时发生偏转
【权利要求】
1. 测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，它是基于以下所述的三相直通式 光学电流互感器实现的： 所述三相直通式光学电流互感器包括第一自聚焦透镜（1)、起偏器（2)、直通式磁光玻 璃（3)、分束器（4)、第一检偏器（5)、第二检偏器（8)、第二自聚焦透镜￠)、第三自聚焦透镜 (9)、第一光电转换器（7)和第二光电转换器（10)，光线经第一自聚焦透镜（1)聚焦后入射 至起偏器（2)，起偏器（2)将光线转变为线偏振光后入射至直通式磁光玻璃（3)，线偏振光 在直通式磁光玻璃（3)中发生偏转，直通式磁光玻璃（3)的出射光线入射至分束器（4)，分 束器（4)将入射光线分为两束光线后射出，分束器（4)的一束出射光线经第一检偏器（5) 和第二自聚焦透镜（6)后入射至第一光电转换器（7)，分束器（4)的另一束出射光线经第二 检偏器（8)和第三自聚焦透镜（9)后入射至第二光电转换器（10)， 所述测量三相高压输电线路电流的方法由以下过程实现： 将三相载流导线分布排列呈钝角三角形，在所述钝角三角形的三个边与其垂线的交点 处各放置一个三相直通式光学电流互感器，且所述三个三相直通式光学电流互感器的直通 式磁光玻璃（3)的光路方向分别与三个边的连接方向相同，两条锐角边的边长大于不同电 压等级的最小相间距； 当三相载流导线中通有电流时，光线经起偏器（2)后转变为线偏振光，所述线偏振光 通过直通式磁光玻璃（3)时发生偏转，当光线经分束器（4)分束后分别入射至第一检偏器 (5)和第二检偏器（8)，获得经第一检偏器（5)射出的出射光的光强L以及经第二检偏器 (8)射出的出射光的光强凡，并通过1与凡获得线偏振光通过直通式磁光玻璃（3)时发 生偏转的角度0，再根据法拉第旋光效应获得载流导线中的电流大小。
2. 根据权利要求1所述的测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，所述第一 检偏器（5)与起偏器⑵呈+45°角。
3. 根据权利要求1所述的测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，所述第二 检偏器⑶与起偏器⑵呈-45°角。
4. 根据权利要求1所述的测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，三个三相 直通式光学电流互感器与其对应的三相截流导线的距离和三个边边长的关系为d山=d 2l2 =d3l3，其中，屯为三相直通式光学电流互感器与对应的截流导线间的距离，1,为三相直通 式光学电流互感器所在边的边长，i = 1，2, 3。
5. 根据权利要求1所述的测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，通 过L与凡获得线偏振光通过直通式磁光玻璃（3)时发生偏转的角度0的表达式为：
6. 根据权利要求1所述的测量三相高压输电线路电流的方法，其特征在于，根据法拉 第旋光效应获得载流导线中的电流大小的表达式为
，其中Θ为直通式磁光玻璃 (3)对电流的张角，V为玻璃的费尔德常数。
【文档编号】G01R19/00GK104297554SQ201410612149
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】申岩, 王建国, 刘曌 申请人:哈尔滨工业大学