双电阻多通道型高压直流光电流测量系统的制作方法

本实用新型涉及直流输电电力设备维护技术领域，具体地指一种双电阻多通道型高压直流光电流测量系统。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，超高压、特高压直流输电工程大量投入运行，电流测量方法在工程中也大量投入运行。而光电流测量方法也随着智能变电站及集控中心的建设而大量普及，方便维护、造价低、简单实用的新型电阻型高压直流光电流测量方法也随之产生。但现有电阻型高压直流光电流测量方式均采用单电阻形式，且没有冗余模块，在实际应用中体现出弱鲁棒性，导致其存在可靠性低等问题。一旦出现此类电流测量失效的情况，将导致保护及控制装置无法动作的后果。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要提供一种双电阻多通道型高压直流光电流测量系统，该系统能准确测量出瞬时电流的变化及电流波形的畸变情况。

为实现此目的，本实用新型所设计的一种双电阻多通道型高压直流光电流测量系统，其特征在于：它包括第一模数转换模块、第二模数转换模块、第三模数转换模块、第四模数转换模块、高压直流光电流信号接收计算设备、第一光纤收发器、第二光纤收发器、第三光纤收发器、第四光纤收发器、第五光纤收发器、第六光纤收发器、第七光纤收发器、第八光纤收发器、串联在高压直流线路的一次高压回路中的第一电阻和第二电阻，其中，第一模数转换模块、第二模数转换模块、第三模数转换模块和第四模数转换模块的电压模拟量测量端分别与串联后的第一电阻和第二电阻并联，第一模数转换模块的数字信号输出端连接第一光纤收发器的数字信号输入端，第一光纤收发器的光信号输出端通过光纤连接第二光纤收发器的光信号输入端，第二光纤收发器的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备的第一数字信号通信接口；

第二模数转换模块的数字信号输出端连接第三光纤收发器的数字信号输入端，第三光纤收发器的光信号输出端通过光纤连接第四光纤收发器的光信号输入端，第四光纤收发器的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备的第二数字信号通信接口；

第三模数转换模块的数字信号输出端连接第五光纤收发器的数字信号输入端，第五光纤收发器的光信号输出端通过光纤连接第六光纤收发器的光信号输入端，第六光纤收发器的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备的第三数字信号通信接口；

第四模数转换模块的数字信号输出端连接第七光纤收发器的数字信号输入端，第七光纤收发器的光信号输出端通过光纤连接第八光纤收发器的光信号输入端，第八光纤收发器的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备的第四数字信号通信接口。

本实用新型的双电阻多通道型高压直流光电流测量系统，利用电压u＝电流i*电阻r的基本原理，通过将一次电流转化为电压模型，并利用光纤送至高压直流光电流信号接收计算设备。因电阻固定所以电压u的大小随随电流的变化而成正比变化，并能反应出瞬时电流的变化及电流波形的畸变情况。

本实用新型的优势有：

(1)该实用新型型与传统的采用电磁型电流互感器的电流测量方式相比，不存在电磁饱和现象，更能够准确反映出故障电流波形的变化，传统的电磁型电流互感器存在区外故障时会导致电磁线圈饱和，引起差动保护误动作；

(2)本实用新型因使用光纤作为传输媒介，不存在一次绝缘闪络的缺陷，不存在漏油、漏气及电流互感器爆炸等故障；

(3)该实用新型设有冗余备用设备，故障处理时不需要进行一次设备停电处理，大大的降低了一次设备停电次数。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1—第一电阻、2—第二电阻、3—高压直流线路的一次高压回路、4—第一模数转换模块、5—第二模数转换模块、6—第三模数转换模块、7—第四模数转换模块、8—高压直流光电流信号接收计算设备、9—第一光纤收发器、10—第二光纤收发器、11—第三光纤收发器、12—第四光纤收发器、13—第五光纤收发器、14—第六光纤收发器、15—第七光纤收发器、16—第八光纤收发器

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

由于直流电流没有交变效应，无法形成电磁感应，无法直接测量电流，因此本实用新型设计的一种双电阻多通道型高压直流光电流测量系统，如图1所示，它包括第一模数转换模块4、第二模数转换模块5、第三模数转换模块6、第四模数转换模块7、高压直流光电流信号接收计算设备8、第一光纤收发器9、第二光纤收发器10、第三光纤收发器11、第四光纤收发器12、第五光纤收发器13、第六光纤收发器14、第七光纤收发器15、第八光纤收发器16、串联在高压直流线路的一次高压回路3中的第一电阻1和第二电阻2(高压直流线路的一次高压回路3的对地电压一般为±400kV，±500kV，± 800kV，±1100kV，第一、二电阻两端电压为0～20mV)，其中，第一模数转换模块4、第二模数转换模块5、第三模数转换模块6和第四模数转换模块7的电压模拟量测量端分别与串联后的第一电阻1 和第二电阻2并联，第一模数转换模块4的数字信号输出端连接第一光纤收发器9的数字信号输入端，第一光纤收发器9的光信号输出端通过光纤连接第二光纤收发器10的光信号输入端，第二光纤收发器10的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备8 的第一数字信号通信接口；

第二模数转换模块5的数字信号输出端连接第三光纤收发器11 的数字信号输入端，第三光纤收发器11的光信号输出端通过光纤连接第四光纤收发器12的光信号输入端，第四光纤收发器12的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备8的第二数字信号通信接口；

第三模数转换模块6的数字信号输出端连接第五光纤收发器13 的数字信号输入端，第五光纤收发器13的光信号输出端通过光纤连接第六光纤收发器14的光信号输入端，第六光纤收发器14的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备8的第三数字信号通信接口；

第四模数转换模块7的数字信号输出端连接第七光纤收发器15 的数字信号输入端，第七光纤收发器15的光信号输出端通过光纤连接第八光纤收发器16的光信号输入端，第八光纤收发器16的数字信号输出端连接高压直流光电流信号接收计算设备8的第四数字信号通信接口。

上述技术方案中，所述高压直流光电流信号接收计算设备8用于根据接收到的每路数字信号并结合第一电阻1和第二电阻2的阻值分别计算出对应的高压直流线路的一次高压回路电流值，且当计算的所有高压直流线路的一次高压回路电流值相等时，高压直流光电流信号接收计算设备8计算的高压直流线路的一次高压回路电流值为正确值。

上述技术方案中，第一电阻1和第二电阻2总的电阻值由测量范围确定，使最大电流值乘以总电阻值等于20mV，比如最大电流时 3000A，第一电阻1加第二电阻2的阻值只要等于6.66μΩ即可， 3000A乘以6.66μΩ等于20mV，上述20mV值不是固定，是根据具体工程进行选择。

上述技术方案中，高压直流光电流信号接收计算设备8可以采用ABB公司生产的SG101型、SG102型或南瑞公司生产的 PCS-221JA型。

上述计算方案中，同时使用串联双电阻模式，可实现双电阻串联互补偿优势，提高测量可靠性；该第一、二电阻的总电阻值比较小，只有10^-6欧姆级别，精度要求比较高，制造困难，由于电阻制造工艺的原因，双电阻相加达到一个要求的高精度阻值的难度远小于单个电阻达到高精度阻值的难度低。

上述技术方案中，所述第一模数转换模块4、第二模数转换模块 5、第三模数转换模块6和第四模数转换模块7其中之一为冗余的模数转换模块。

上述技术方案中，所述第一模数转换模块4、第二模数转换模块 5、第三模数转换模块6和第四模数转换模块7的数字信号输出端输出的均为电压信号。

一种上述系统的电流测量方法，它包括如下步骤：

步骤1：高压直流线路的一次高压回路3的电流通过第一电阻1 和第二电阻2转换成对应的电压量，并分别由第一模数转换模块4、第二模数转换模块5、第三模数转换模块6的电压模拟量测量端进行采集；

步骤2：第一模数转换模块4、第二模数转换模块5、第三模数转换模块6分别将采集到的电压模拟量转换成电压数字量；

步骤3：第一光纤收发器9将第一模数转换模块4输出的电压数字量转换成对应的第一路电压光信号，第一路电压光信号由光纤传输到第二光纤收发器10中，第二光纤收发器10将第一路电压光信号转换成对应的第一路电压数字信号，第二光纤收发器10将第一路电压数字信号传输给高压直流光电流信号接收计算设备8的第一路数字信号通信端；

第三光纤收发器11将第二模数转换模块5输出的电压数字量转换成对应的第二路电压光信号，第二路电压光信号由光纤传输到第四光纤收发器12中，第四光纤收发器12将第二路电压光信号转换成对应的第二路电压数字信号，第四光纤收发器12将第二路电压数字信号传输给高压直流光电流信号接收计算设备8的第二路数字信号通信端；

第五光纤收发器13将第三模数转换模块6输出的电压数字量转换成对应的第三路电压光信号，第三路电压光信号由光纤传输到第六光纤收发器14中，第六光纤收发器14将第三路电压光信号转换成对应的第三路电压数字信号，第六光纤收发器14将第三路电压数字信号传输给高压直流光电流信号接收计算设备8的第三路数字信号通信端；

步骤4：高压直流光电流信号接收计算设备8根据接收到的第一路电压数字信号、第二路电压数字信号和第三路电压数字信号，并结合第一电阻1和第二电阻2的阻值分别计算出对应的三个高压直流线路的一次高压回路电流值，当计算的三个高压直流线路的一次高压回路电流值相等时(该设计使得本实用新型具有自检功能，提高了电流测量的准确性)，高压直流光电流信号接收计算设备8计算的高压直流线路的一次高压回路电流值为正确值；

步骤5：当计算的三个高压直流线路的一次高压回路电流值不相等时，分别对第一路电压数字信号、第二路电压数字信号和第三路电压数字信号对应的电压采集支路进行故障检查，当发现其中一路故障时，断开故障的电压采集支路，将第四模数转换模块7、第七光纤收发器15和第八光纤收发器16作为冗余备用电压采集支路接入系统，替代故障的电压采集支路，当根据此时的三路电压数字信号计算的三个高压直流线路的一次高压回路电流值相等时，高压直流光电流信号接收计算设备8计算的高压直流线路的一次高压回路电流值为正确值。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。