[发明专利]一种光差动保护装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种光差动保护装置。

背景技术

目前，电力系统中的差动保护装置一般都是通过常规电磁式电流互感器采集电流信息，通过通信光纤传输保护区间两侧电流信息，继电保护装置获得保护区间两侧电流信息构成差动保护。但是常规电磁式电流互感器存在磁饱和、测量频带窄等问题，同时需要相应算法保证采样同步。现有技术依据具有差动运算功能的光学电流互感器构成光差动保护但需要解算出差动电流和制动电流，再通过设置合理动作比率构成保护判据。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无须采样同步，不用解算差动电流和制动电流的光差动保护装置；该光差动保护装置利用传感光纤在光路层面实现构成差动保护所需的动作电流和制动电流光运算，同时通过选择不同特性的传感光纤和设置传感光纤匝数实现比率制动，有利于简化差动保护动作判据。

本发明提供了一种光差动保护装置，包括光信号产生单元、第一耦合器、第二耦合器、第一集成光学单元、第二集成光学单元、第一传感光纤、第二传感光纤、第一单模光纤、第一反射镜、第三传感光纤、第四传感光纤、第二单模光纤、第二反射镜、第一光电探测器、第二光电探测器、调制解调模块和保护逻辑判断模块；所述光信号产生单元的第一输出端与所述第一耦合器的第一端口A连接，所述光信号产生单元的第二输出端与所述第二耦合器的第一端口A连接；所述第一耦合器的第二端口B与第一集成光学单元的一端连接，第一耦合器的第三端口C与所述第一光电探测器的输入端连接；所述第二耦合器的第二端口B与所述第二集成光学单元的一端连接，所述第二耦合器的第三端口C与所述第二光电探测器的输入端连接；所述第一集成光学单元的另一端与所述第一传感光纤的一端连接；所述第一传感光纤的另一端与所述第一单模光纤的一端连接；所述第一单模光纤的另一端与所述第二传感光纤的一端连接；所述第二传感光纤的另一端与所述第一反射镜连接；所述第二集成光学单元的另一端与所述第三传感光纤的一端连接；所述第三传感光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端连接；所述第二单模光纤的另一端与所述第四传感光纤的一端连接；第四传感光纤的另一端与第二反射镜连接；第一光电探测器的输出端与所述调制解调模块的第一输入端连接；所述第二光电探测器的输出端与所述调制解调模块的第二输入端连接；所述调制解调模块的输出端与所述保护逻辑判断模块连接。

更进一步地，工作时，所述第一传感光纤、所述第二传感光纤分别以正绕向设置在待保护单元两侧，所述第三传感光纤以正绕向设置在与所述第一传感光纤相同位置，所述第四传感光纤以负绕向设置在与所述第二传感光纤相同位置；其中，由保护安装处指向待保护单元方向顺时针绕向为正、逆时针绕向为负。

更进一步地，所述第一传感光纤与所述第二传感光纤的匝数相等；所述第三传感光纤与所述第四传感光纤的匝数相等。

更进一步地，光差动保护比例制动系数K＝N₁V₁/N₂V₂，其中N₁为所述第一传感光纤的匝数，N₂为所述第三传感光纤的匝数，V₁为所述第一传感光纤的Verdet常数，V₂为所述第三传感光纤的Verdet常数，K的取值范围为0～1。

更进一步地，第一集成光学单元和第二集成光学单元结构相同，所述第一集成光学单元包括依次连接在所述第一耦合器的第二端口B与所述第一传感光纤的一端之间的起偏器、集成相位调节单元、延迟光纤和1/4波片。

更进一步地，保护逻辑判断模块包括：动作量计算单元，其输入端与所述调制解调单元的第一输出端连接，用于根据所述调制解调单元输出的第一数字解调信号Sr获得动作量X＝|S_r|；制动量计算单元，其输入端与所述调制解调单元的第二输出端连接，用于根据所述调制解调单元输出的第二数字解调信号获得制动量Y＝|S_res|；以及判定单元，用于将动作量X与预设的动作量定值Z和制动量Y进行比较，当X>Z且X>Y时则判定为所述待保护单元内部故障；否则判定为所述待保护单元外部故障。

其中，所述动作量定值Z＝LI_N，I_N为流过待保护单元的额定电流幅值；L为比例系数，比例系数L取值范围为0.05～2。