光纤电流互感器在配电网自动化中的应用

　　经过检偏器以后的变化了光强的光，经过第二光纤后由光处理模块上的光电探测器接收，并把它转换成电信号，然后经过相关电路检出其光强变化，再经过信号处理、信息提取等智能过程，从而实现对导体内电流强度的检测。图1为光纤电流互感器的结构示意图。

　　图1 光纤电流互感器基本结构示意图

　　光纤电流互感器的实现方法

　　光电检测原理主要通过以下几部分实现：光学器件：包括光传感头、绝缘件、夹具、定制光纤等;

　　光电处理模块：包括发光器件、光接收器件、光电转换、计算及分析判断。图2为光电检测原理框图。

　　光纤电流互感器的特点如下：

　　(1)量程宽、精度高、频带宽、响应快，可同时满足测量和保护需要。

　　(2)安装维护便利，不损坏、不切割已有设备。

　　(3)全绝缘、耐高温，无二次开路危险。

　　(4)短路故障测距，提高供电系统可靠性。

　　(5)节能环保，促进可持续发展。

　　图2 光电检测原理框图

　　硬件架构模式

　　光纤电流互感器所运行的硬件平台，以高速双CPU架构模式和16位AD作为核心元器件，包含大容量的程序FLASH、RAM、I/O接口、SCI、SPI等资源，大大地简化了硬件的复杂程度，提高了硬件的可靠性。主体硬件构架模式如图3所示。

　　图3 主体硬件构架模式

　　支撑光纤电流互感器的硬件平台功能

　　(1)板件组成。光纤电流互感器由通信ARM板、采集DSP板、光纤电流互感器板、电流互感器板、PT板、遥信板、遥控板、电源板组成。

　　(2)通信ARM板功能。ARM板配置了RS232调试口、以太网口、RS232/485口、GPRS模块以及光纤通信接口，实现终端同主站之间的数据交换功能。ARM板还拥有大容量的程序空间、SDRAM、I/O口以及SCI、SPI、I2C、Ethernet等接口，使用双口RAM与采样DSP板交换数据;芯片具有IEEE1588硬件支持功能，其时钟精确性能达到40ns，可满足IEC61850协议所需的精确对时要求。

　　(3)采集DSP板功能。负责计算和分析FPGA传输过来的采样数据，同时通过双口RAM与通信ARM板进行数据交换，是整个设备的处理中心，最大容量可设计为40路遥测、64路遥信、10路遥控，可满足10条线路开闭所的测量和遥控的技术要求;FPGA芯片负责收集各采集板的采样数据，同时也是命令下发的中间通道;DSP板还拥有程序存储空间NORFLASH、RAM等接口;另外还具有CAN通信口、RS232调试口、数字量输入和输出。

　　(4)光纤电流互感器板功能。每块光纤电流互感器板完成6路交流电流和2路零序电流的采集和模数转换功能，6路交流电流是通过接收光纤电流互感器的光信号转换为CPU能接受的信号，2路零序电流是通过接收传统电流互感器的电流信号转换为CPU能接受的信号，一般采集两条线路的三项交流电流量和零序电流量。交流电流可测最大一次侧电流10000A，零序电流量程可通过电阻改变，一般为0~1A。

　　以光纤电流互感器为核心的配电网自动化终端(FTU/DTU)功能

　　(1)三遥功能。遥测、遥信、遥控。

　　(2)故障检测功能。通过采集线路的电压、电流量，提供零序过电压、零序过电流、线路过负荷、线路三相过电流等检测功能。根据采集到的电流大小及设置的定值，能够自动快速判别线路是否发生故障，区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障，并将故障信息和性质及时主动上报给配电网自动化系统，以便进行相应故障处理。