一种光学电流互感器的可靠性监视系统的制作方法

本发明属于光学电流互感器领域，具体涉及一种光学电流互感器的可靠性监视系统。

背景技术：

光学电流互感器以其无磁饱和、绝缘性能好和抗干扰能力强等优点在电力系统中得到了广泛的关注，在智能变电站中已越来越多地使用光学电流互感器，其运行可靠性、稳定性直接或间接地影响着智能变电站的安全运行。

国内外关于光学电流传感器可靠性的研究还比较少，还没有有针对性的可靠性试验标准和程序，更没有建立针对光学电流互感器的可靠性系统。基于光学原理的光学电流互感器是光机电一体化的产品，其可靠性涉及面广、影响因素复杂、故障模式众多，包含光源、光纤、起偏器、检偏器、磁光玻璃等诸多光学元件，较为复杂，其可靠性没有得到验证，可能需要经常维修或更换。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决现有光学电流互感器的可靠性无法得到验证的问题，提供了一种光学电流互感器的可靠性监视系统。

本发明所述一种光学电流互感器的可靠性监视系统，包括一次传感单元、二次处理单元和可靠性数据记录单元，一次传感单元、二次处理单元和可靠性数据记录单元之间均以光纤连接；

一次传感单元包括光学电流传感器和一次光纤温度传感器，二次处理单元包括LED光源、光纤分束器、采集器、二次光纤温度传感器、温度调制解调器和合并单元；

LED光源发出的光经过光纤分束器分成两束光，一路光通过光纤输入光学电流传感器的入射端，另一路光传输至采集器；经过光学电流传感器的光信号通过光纤接入采集器，一次光纤温度传感器和二次光纤温度传感器均通过光纤接入温度调制解调器，温度调制解调器得到的一次传感单元和二次处理单元的温度信息通过光纤输入采集器；采集器以串口通讯的方式通过光纤与合并单元连接，可靠性数据记录单元对合并单元的数据信息进行解析，得到光学电流传感器的工作状态信息、LED光源的状态信息、一次光纤温度传感器和二次光纤温度传感器测得的温度信息，并以固定的时间间隔对数据进行记录。

本发明的优点：光学电流互感器内部的光学器件的性能大部分是一个缓慢变化的过程，在实现光学电流互感器内部状态监测并实时记录表征运行状态的采样值数据后，不仅可以实现在其发生故障前给予报警提示、合理安排检修，而且可以利用记录的数据对光学电流互感器的健康状况和使用寿命进行评估。这样就能大大提高变电站的运行可靠性，避免故障停电而引起的经济损失。因此，建立光学电流互感器的可靠性监视系统十分必要，以实现对光学电流互感器的状态实时监测和可靠性寿命评估，促进光学电流互感器的实用化和在智能电网中的推广应用。

对光学电流互感器内部状态监测并实时记录表征运行状态的数据，不仅可以实现在其发生故障前给予报警提示、合理安排检修，而且可以利用记录的数据对光学电流互感器的健康状况和使用寿命进行评估。本发明成果的应用能大大提高变电站的运行可靠性，避免故障停电而引起的经济损失，对光学传感器的实用化和推广应用具有重要价值。

附图说明

图1是本发明所述一种光学电流互感器的可靠性监视系统的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种光学电流互感器的可靠性监视系统，包括一次传感单元1、二次处理单元2和可靠性数据记录单元3，一次传感单元1、二次处理单元2和可靠性数据记录单元3之间均以光纤连接；

一次传感单元1包括光学电流传感器1-1和一次光纤温度传感器1-2，二次处理单元2包括LED光源2-1、光纤分束器2-2、采集器2-3、二次光纤温度传感器2-4、温度调制解调器2-5和合并单元2-6；

LED光源2-1发出的光经过光纤分束器2-2分成两束光，一路光通过光纤输入光学电流传感器1-1的入射端，另一路光传输至采集器2-3；经过光学电流传感器1-1的光信号通过光纤接入采集器2-3，一次光纤温度传感器1-2和二次光纤温度传感器2-4均通过光纤接入温度调制解调器2-5，温度调制解调器2-5得到的一次传感单元1和二次处理单元2的温度信息通过光纤输入采集器2-3；采集器2-3以串口通讯的方式通过光纤与合并单元2-6连接，可靠性数据记录单元3对合并单元2-6的数据信息进行解析，得到光学电流传感器1-1的工作状态信息、LED光源2-1的状态信息、一次光纤温度传感器1-2和二次光纤温度传感器2-4测得的温度信息，并以固定的时间间隔对数据进行记录。

本实施方式中，一次传感单元1、二次处理单元2和可靠性数据记录单元3之间均以光纤进行信号连接，所有对外接口均是光接口，提高了系统抗电磁干扰能力。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，一次光纤温度传感器1-2紧密贴于光学电流传感器1-1的侧壁上。

本实施方式中，一次光纤温度传感器1-2紧贴光学电流传感器1-1，以准确检测光学电流传感器1-1所处的环境温度。

具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，一次传感单元1包括多组相同的光学电流传感器1-1和一次光纤温度传感器1-2，分个光学电流传感器1-1均接收LED光源2-1发出的一束光，经过每个光学电流传感器1-1的光信号均通过光纤接入采集器2-3，每个一次光纤温度传感器1-2均通过光纤接入温度调制解调器2-5。

具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，可靠性数据记录单元3对合并单元2-6的数据信息进行解析，得到光学电流传感器1-1的工作状态信息和LED光源2-1的状态信息的具体过程为：

设LED光源2-1发出的光功率为P0，波动系数为β，光纤分束器2-2的分光比为K1:K2，光学电流传感器1-1光路损耗系数α；

采集器2-3接收到的光信号为两路：一路来自光学电流传感器1-1输出P1，一路来自光纤分束器2-2直接连接采集器2-3的输出P2；

来自光学电流传感器1-1输出P1，表示为：

P1＝αK1βP0[1+sin(2θ)] (1)

其中，θ为对应于一次导体4被测电流i(t)的法拉第旋转角；

在采集器2-3模数转换之前，光学电流传感器1-1输出P1被分解为两路信号：一路为包含一次导体4被测电流i(t)的交流信号，一路为光学电流传感器1-1的直流偏置信号，光学电流传感器1-1的直流偏置信号表示为：

P1dc＝αK1βP0 (2)

来自光纤分束器2-2直接连接采集器2-3的输出P2，表示为：

P2＝K2βP0 (3)

设在监视初始时刻，光学电流传感器1-1的直流偏置输出和光纤分束器2-2输出分别用P10和P20表示：

P10＝α0K1β0P0 (4)

P20＝K2β0P0 (5)；

其中，α0表示在监控初始时刻的光路损耗系数，β0表示在监控初始时刻的波动系数；

在监视过程中，光学电流传感器1-1的直流偏置输出和光纤分束器2-2输出分别用P11和P21表示：

P11＝α1K1β1P0 (6)

P21＝K2β2P0 (7)；

其中，α1表示在监控过程中的光路损耗系数，β1表示在监过程中的波动系数；

选择插入损耗的变化量作为光学电流传感器失效的判据，则光学电流传感器1-1输出光路插入损耗，包括LED光源2-1的波动的变化量△A1IL表示为：

光纤分束器2-2输出光路插入损耗，即LED光源2-1波动的变化量△A2IL表示为：

由式(8)和式(9)，得到光学电流传感器1-1插入损耗，剔除LED光源2-1的波动的变化量△AαIL表示为：

即：得到LED光源2-1波动的变化量和光学电流传感器1-1插入损耗剔除LED光源2-1的波动的变化量；

LED光源2-1波动的变化量即LED光源2-1的工作状态信息；

光学电流传感器1-1插入损耗剔除LED光源2-1的波动的变化量即光学电流传感器1-1的工作状态信息。