光電技術智能配電終端的應用

何莽莽

摘 要：在配電自動化建設過程中，有關終端設備的智能化和精準度的要求越來越高，在高壓網(wǎng)中已經(jīng)成功的應用光電測量，在配電自動建設過程中，應用智能配電終端產(chǎn)品。針對其信號處理的部分，主要是由光模塊和低壓模塊以及運動終端單元模塊等組成，在各個模塊當中的微控制單元，可以獨立的處理事件和運算，可以借助控制器局部網(wǎng)絡的總線，將數(shù)據(jù)進行有效地傳遞。可以及時的發(fā)現(xiàn)故障，進行檢測，其靈敏度和可靠性也很好，可以將傳統(tǒng)的配電終端進行代替。

關鍵詞：光電技術；智能配電終端；磁光效應

當前我國特高壓電網(wǎng)建設在不斷的深化改革，我國電網(wǎng)發(fā)展的主要方向就是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)主要是由智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)兩個部分組成，在智能電網(wǎng)實際建設過程中，得到越來越多的關注，以此針對配電重點也逐漸提出越來越多的要求，需要其具備各種復雜而全面的功能，可以準確的采集到側(cè)高壓網(wǎng)電能信息，這也是當今配電終端設計過程中的重點內(nèi)容，也是難點內(nèi)容。

一、光電檢測的原理

在介質(zhì)中傳播一束線偏振光，在傳播方向的平行位置加入一道磁場，那么光振動方向就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況，如果光振動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的時候，偏轉(zhuǎn)角度和磁感應強度以及光穿越介質(zhì)的實際長度，三者之間的乘積是正比的關系。比例系數(shù)V就是菲爾德常數(shù)，和介質(zhì)的性質(zhì)以及光波具有很大的聯(lián)系。介質(zhì)的性質(zhì)和磁場方向?qū)τ谄D(zhuǎn)方向具有決定性作用，這就是法拉第效應。光源從光發(fā)射二極管中發(fā)出，通過光學鏡頭可以形成平行光，隨后再進入到起偏器，轉(zhuǎn)變成線偏振光，在經(jīng)過導線上的磁光玻璃，在導線中存在的磁場，可以偏轉(zhuǎn)光的偏振方向，當發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，偏振光通過檢偏器，使偏轉(zhuǎn)面的實際旋轉(zhuǎn)角度檢測出來。

二、智能配電終端設計

（一）傳感器

針對光傳感器，主要是由第一光纖、第一光學鏡、起偏器等組成。利用這個傳感器，可以有效的檢測低壓和中壓系統(tǒng)的電流幅值和相位角。整個傳感頭的直徑大約是12mm，長度大約為55mm，主要是由光纖、磁光玻璃等絕緣材料構(gòu)成，可以在電纜和銅排表面進行直接安裝。

（二）信號處理

針對信號處理部分，主要是由光模塊和低壓模塊以及SOE模塊等組成，針對每一個模塊都具有微控制單元MCU，可以獨立的去對事件進行處理和運算在傳遞數(shù)據(jù)的時候，主要借助的就是控制器局域網(wǎng)絡CAN。在光模塊電路原理圖當中，主要是由光傳感器對光強信號進行輸出，通過光模塊中的光敏二極管，可以進行有效的轉(zhuǎn)化，在通過隔直電容，可以有效的分化成甲流信號和直流信號，比例也會得到放大，在AD轉(zhuǎn)化器當中進行輸入，利用MCU進行計算和分析，使各種相應的電力系統(tǒng)參數(shù)得到確定。針對上述的一系列工作，可以借助高速外圍接口控制器結(jié)合精密放大器，在光電接受管的外圍，可以設計出具體的隔離罩，這樣就會有效避免對其他的電路產(chǎn)生不必要的干擾。

（三）通信系統(tǒng)

以RTU模塊為基礎，各種通信協(xié)議和硬件接口可以得到有效的支持，針對系統(tǒng)無樓層通信網(wǎng)絡，主要是由有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)路連個部分組成的，有線網(wǎng)絡在通信的時候主要利用的是光纖、網(wǎng)線以及現(xiàn)場總線。無線網(wǎng)絡主要利用的是各種各樣的無線網(wǎng)絡技術，使通信得到完成。對于各種通信網(wǎng)絡和通信方案都得到支持，在這樣的背景下，需要結(jié)合實際的需求，為其匹配出各種不同的通信方案。

三、系統(tǒng)特點

（一）轉(zhuǎn)化光強信號的具體方法

（1）單光路交直流相除法，利用這種方法很容易就會產(chǎn)生噪聲，產(chǎn)生的噪聲和光強具有密切的關系，因此很少會用到這種方法。

（2）雙光路檢測法：其檢偏器主要采用的就是沃拉斯頓棱鏡，鍍膜偏振器也可以進行代替，需要得到調(diào)制的光可以分成兩束，要利用連個探測器對具體的光強進行有效的探測。和單光路交直流相除法進行比較，這種方法產(chǎn)生的噪聲比較少，但是需要兩路要完全對稱，兩路光強需要長期都保持不變，這是很難做到的，因此這種方法也很少用到。

（3）雙光路探測法：這種方法信號輸出的最大，產(chǎn)生的噪聲也非常小，針對光源輸出的光強的漲落情況和振動導致光纖所輸出的光強波動等各種各樣的不利因素，其抵御能力可以得到有效的提高，使系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性得到提高，可以對共模噪聲產(chǎn)生抑制的作用。在實際測量過程中，光電互感器在整個量程當中，可以保持良好的線性值，而傳統(tǒng)的互感器就會出現(xiàn)磁飽現(xiàn)象，無法準確的測量短路故障值。

（二）精度方面

和傳統(tǒng)的配電智能配電終端進行有效的比較，主要利用的原則就是法拉第磁光效應原理，這個系統(tǒng)自身的量程比較寬，不容易發(fā)生飽和的現(xiàn)象，其全量程的測量精度是比較高的，字故障檢測的過程中，可以提供出比較真實可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，將正常的負荷電流進行測量。和傳統(tǒng)的設備進行比較，因為磁飽的影響，使測量值受到一定的局限性，如果發(fā)生過故障，產(chǎn)生的電流信號也無法得到跟蹤，這樣就會很容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，使具體的故障原因無法得到正確的分析。

在測量精度方面，雷擊和電磁干擾會造成很大的影響，對測量精度產(chǎn)生不利的影響，需要將這樣的干擾進行消除，在具體的硬件設備中，需要加入濾波器，在軟件設備中，需要增加具體的濾波算法，使硬件設備成本得到增加，算法相應的時間也增加了，因此將精度進行提高，對于系統(tǒng)穩(wěn)定性會造成一定的影響，需要充分的進行考慮。

四、結(jié)束語

當今人們?nèi)粘Ｉ畹幕A就是電力，這也是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的基石，光電技術的智能配電終端自身具有強大的優(yōu)勢，將傳統(tǒng)的配電終端的不足進行有效地彌補，滿足了智能電網(wǎng)對于電流互感器的要求。

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