[发明专利]适用于行波保护的宽频带光学电压传感器和行波保护系统

说明书

本发明公开了一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，包括：电容分压器，光学传感器模块和光电转换模块，其中光学传感模块并联于电容分压器的中压电容两端，为无源传感，无需供能，将一次侧的电压高低转换为光的偏转角度大小，并输出至光电转换模块，光电转换模块将光信号转换为模拟电信号并升压后输送给行波保护装置，本发明还公开了一种行波保护系统，包括光学电压传感器和行波保护装置，行波保护装置接收电信号，实现保护功能。本发明能够实现把电容分压器分压得到的电压量经光学传感模块不失真地输出到光电转换模块中，完成宽频带电压信号的不失真传变，且将电压以模拟量的形式输送给行波保护装置，实现基于电压信号的行波保护。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护电压测量领域，具体而言，涉及一种适用于行波保护的电容分压式宽频带光学电压传感器和行波保护系统。

背景技术

行波保护是理论是基于故障后的暂态行波信息而构建的故障检测理论体系，它有超高速动作特性、不受CT饱和影响、不反映系统振荡、与过渡电阻无关、不受线路分布电容影响等优良性质，因而是高压输电线路理想的保护方式。

目前，220kV及以上电压等级的电力系统广泛采用电容式电压互感器，这种互感器仅能有效传变工频信号，而包括行波波头在内的突变高频信号，频谱高达百千赫兹，在传变过程中会有较大的频率衰减，使得许多采用宽频带电压故障行波构成保护算法的行波保护无法投入实际应用。能够有效传变宽频带电压信号对行波保护的发展和推广至关重要。

光学电压传感器基于光学Pockels效应，通过检测电场中光经过光学晶体引起的相位变化，从而得到一次侧施加高压电压的大小。光学电压传感器具有高带宽、抗干扰能力强、光电隔离、体积小重量轻等优势。截至目前，光学电压传感器主要用于光学互感器制造。光学互感器主要应用于数字化智能变电站中工频(50Hz)信号的测量和保护，此类应用仅关注50Hz附近的高压电压信号测量，并未发挥光学测量的宽频带优势。基于电磁感应原理的电压传感器，由于测量原理的限制，对于高频行波电压信号，其测量结果出现了严重的变形和失真而无法应用。单一的电容分压式电压行波传感器，其输出信号容易受到复杂的强电磁场干扰，无法做到行波信号的无失真传感和传输。基于光学Pockels效应的光学电压行波传感器，测量带宽高，使用光缆传输传感信号，不受电磁场干扰，可实现行波信号的不失真传变，是宽频带电压行波信号测量的理想选择。现有技术或应用中并未发现将光学电压传感器应用于行波保护的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种适用于行波保护的电容分压式宽频带光学电压传感器，包括：电容分压器，光学传感器模块和光电转换模块，其中光学传感模块并联于电容分压器的中压电容两端，为无源传感，无需供能，将一次侧的电压高低转换为光的偏转角度大小，并输出至光电转换模块，光电转换模块将光信号转换为模拟电信号并升压后输送给行波保护装置，本发明还公开了一种行波保护系统，包括本发明的宽频带光学电压传感器和行波保护装置，行波保护装置接收电信号，实现保护功能。通过本发明的技术方案，能够实现把电容分压器分压得到的电压量经光学传感模块不失真地输出到保护装置中，可解决使用电容分压式电压互感器CVT不能线性传变1kHz及以上高频信号的问题，实现了宽频带电压信号的不失真传变，且将电压以模拟量的形式输送给保护装置。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，包括电容分压器，光学传感模块和光电转换模块；

电容分压器用于将一次侧电压进行分压，包括高压电容C1和中压电容C2；

光学传感模块并联于中压电容C2两端，光学传感模块包括高压电极，接地端子和光学传感器；所述高压电极和接地端子分别与中压电容C2两端连接，光学传感器用于测量高压电极和接地端子之间的电场变化，将电场变化转换为光信号并输出至光电转换模块；

光电转换模块将由光学传感模块输入的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号升压后输出至行波保护装置。