光电技术智能配电终端的应用

何莽莽

摘 要：在配电自动化建设过程中，有关终端设备的智能化和精准度的要求越来越高，在高压网中已经成功的应用光电测量，在配电自动建设过程中，应用智能配电终端产品。针对其信号处理的部分，主要是由光模块和低压模块以及运动终端单元模块等组成，在各个模块当中的微控制单元，可以独立的处理事件和运算，可以借助控制器局部网络的总线，将数据进行有效地传递。可以及时的发现故障，进行检测，其灵敏度和可靠性也很好，可以将传统的配电终端进行代替。

关键词：光电技术；智能配电终端；磁光效应

当前我国特高压电网建设在不断的深化改革，我国电网发展的主要方向就是智能电网，智能电网主要是由智能输电网和智能配电网两个部分组成，在智能电网实际建设过程中，得到越来越多的关注，以此针对配电重点也逐渐提出越来越多的要求，需要其具备各种复杂而全面的功能，可以准确的采集到侧高压网电能信息，这也是当今配电终端设计过程中的重点内容，也是难点内容。

一、光电检测的原理

在介质中传播一束线偏振光，在传播方向的平行位置加入一道磁场，那么光振动方向就会发生偏转的情况，如果光振动方向发生偏转的时候，偏转角度和磁感应强度以及光穿越介质的实际长度，三者之间的乘积是正比的关系。比例系数V就是菲尔德常数，和介质的性质以及光波具有很大的联系。介质的性质和磁场方向对于偏转方向具有决定性作用，这就是法拉第效应。光源从光发射二极管中发出，通过光学镜头可以形成平行光，随后再进入到起偏器，转变成线偏振光，在经过导线上的磁光玻璃，在导线中存在的磁场，可以偏转光的偏振方向，当发生偏转后，偏振光通过检偏器，使偏转面的实际旋转角度检测出来。

二、智能配电终端设计

（一）传感器

针对光传感器，主要是由第一光纤、第一光学镜、起偏器等组成。利用这个传感器，可以有效的检测低压和中压系统的电流幅值和相位角。整个传感头的直径大约是12mm，长度大约为55mm，主要是由光纤、磁光玻璃等绝缘材料构成，可以在电缆和铜排表面进行直接安装。

（二）信号处理

针对信号处理部分，主要是由光模块和低压模块以及SOE模块等组成，针对每一个模块都具有微控制单元MCU，可以独立的去对事件进行处理和运算在传递数据的时候，主要借助的就是控制器局域网络CAN。在光模块电路原理图当中，主要是由光传感器对光强信号进行输出，通过光模块中的光敏二极管，可以进行有效的转化，在通过隔直电容，可以有效的分化成甲流信号和直流信号，比例也会得到放大，在AD转化器当中进行输入，利用MCU进行计算和分析，使各种相应的电力系统参数得到确定。针对上述的一系列工作，可以借助高速外围接口控制器结合精密放大器，在光电接受管的外围，可以设计出具体的隔离罩，这样就会有效避免对其他的电路产生不必要的干扰。

（三）通信系统

以RTU模块为基础，各种通信协议和硬件接口可以得到有效的支持，针对系统无楼层通信网络，主要是由有线网络和无线网路连个部分组成的，有线网络在通信的时候主要利用的是光纤、网线以及现场总线。无线网络主要利用的是各种各样的无线网络技术，使通信得到完成。对于各种通信网络和通信方案都得到支持，在这样的背景下，需要结合实际的需求，为其匹配出各种不同的通信方案。

三、系统特点

（一）转化光强信号的具体方法

（1）单光路交直流相除法，利用这种方法很容易就会产生噪声，产生的噪声和光强具有密切的关系，因此很少会用到这种方法。

（2）双光路检测法：其检偏器主要采用的就是沃拉斯顿棱镜，镀膜偏振器也可以进行代替，需要得到调制的光可以分成两束，要利用连个探测器对具体的光强进行有效的探测。和单光路交直流相除法进行比较，这种方法产生的噪声比较少，但是需要两路要完全对称，两路光强需要长期都保持不变，这是很难做到的，因此这种方法也很少用到。

（3）双光路探测法：这种方法信号输出的最大，产生的噪声也非常小，针对光源输出的光强的涨落情况和振动导致光纤所输出的光强波动等各种各样的不利因素，其抵御能力可以得到有效的提高，使系统自身的稳定性得到提高，可以对共模噪声产生抑制的作用。在实际测量过程中，光电互感器在整个量程当中，可以保持良好的线性值，而传统的互感器就会出现磁饱现象，无法准确的测量短路故障值。

（二）精度方面

和传统的配电智能配电终端进行有效的比较，主要利用的原则就是法拉第磁光效应原理，这个系统自身的量程比较宽，不容易发生饱和的现象，其全量程的测量精度是比较高的，字故障检测的过程中，可以提供出比较真实可靠的数据依据，将正常的负荷电流进行测量。和传统的设备进行比较，因为磁饱的影响，使测量值受到一定的局限性，如果发生过故障，产生的电流信号也无法得到跟踪，这样就会很容易产生数据缺失的现象，使具体的故障原因无法得到正确的分析。

在测量精度方面，雷击和电磁干扰会造成很大的影响，对测量精度产生不利的影响，需要将这样的干扰进行消除，在具体的硬件设备中，需要加入滤波器，在软件设备中，需要增加具体的滤波算法，使硬件设备成本得到增加，算法相应的时间也增加了，因此将精度进行提高，对于系统稳定性会造成一定的影响，需要充分的进行考虑。

四、结束语

当今人们日常生活的基础就是电力，这也是我国社会经济发展的基石，光电技术的智能配电终端自身具有强大的优势，将传统的配电终端的不足进行有效地弥补，满足了智能电网对于电流互感器的要求。

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