自适应光学电流互感器的基础理论研究

针对阻碍光学电流互感器(OCT)实用化的测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,文中在分析了光学电流互感器(OCT)的开环机理后,提出了相应的解决方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构。以标准检测系统为平台,按照测试标准IEC60044-8对自适应光学电流互感器进行了精度检测,检测结果表明自适应光学电流互感器稳态测量精度达到了0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。安装于河北省保定市某变电站的110kV线路上的自适应光学电流互感器已经连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器具有长期运行稳定性。     

比较式光学电流互感器的信号解调

长期稳定性是光学电流互感器(OCT)实用化的关键问题之一.比较式OCT在传统OCT的基础上,引入永磁体产生的恒定磁场作为参考磁场,通过将被测电流磁场与参考磁场相比较得到最终的电流测量结果,实现了对光学传感头的Verdet常数和线性双折射的同时补偿,使OCT的实用成为可能.针对新的传感头结构,设计了全新的双光源双输出信号解调方式以及基于此原理的信号解调系统.初步的线性度试验结果验证了该解调方式的正确性,同时也表明所设计的比较式OCT满足IEC标准规定的0.2级电子式电流互感器的精度要求.     

基于FARADAY旋光镜的光学电流互感器分析与试验研究

为解决全光纤电流互感器因采用相位调制器、性能要求高的电子元器件以及复杂的调制解调算法等导致其成本高的问题,提出了一种基于法拉第旋光镜(faraday rotation mirror,FRM)的光学电流互感器(optical current transformer,OCT)方案;分析了该OCT的电流传感原理以及信号获取方法,试验研究了其电流测量精度和温度性能、谐波准确度以及振动特性,试验结果表明其满足5P20的要求,在-40～+50℃范围内,光纤传感环对该OCT系统误差影响不超过0.75%;OCT光纤传感环在承受10g的加速度冲击过程中,系统无异常信号输出。研制的该OCT主要技术指标满足中高压交流输电系统中保护级电流互感器的精度要求,可用于架空线—电缆混合线缆故障区域判别电流测量、分接开关故障电流监测等。     

光学电流互感器中微弱信号检测的仿真与分析

根据光学电流互感器的结构和原理可知,通过缩短传感部分磁光材料的长度可以提高OCT的长期运行稳定性,但在这种情况下,反映电流信息的微弱光电信号将会淹没在强噪声背景中,降低了光学电流互感器的测量精度。针对该问题,提出了采用数字式锁定放大器在该光学电流互感器中进行微弱电流信号的检测,并在Labview平台的基础上进行了仿真,仿真结果证明,本论文所提出的方法极大地提高了OCT的测量精度。     

基于锁定放大器的光学电流互感器的研究及应用

随着电力系统的发展,传统的直流互感器因为种种缺点已经难以适应超高压直流测量的需要.光学电流互感器自问世以来,以其无饱和、高绝缘、抗电磁干扰等诸多优点成为传统电磁式电流互感器的替代产品.但长期以来因种种不利因素的困扰OCT的实用化迟迟没有提上日程.本文针对提高光学电流互感器的输出信噪比展开研究,分析OCT的信噪特性,进行...     

光学电流互感器中微弱信号检测的仿真与分析

根据光学电流互感器的结构和原理可知,通过缩短传感部分磁光材料的长度可以提高OCT的长期运行稳定性,但在这种情况下,反映电流信息的微弱光电信号将会淹没在强噪声背景中,降低了光学电流互感器的测量精度.针对该问题,提出了采用数字式锁定放大器在该光学电流互感器中进行微弱电流信号的检测,并在Labview平台的基础上进行了仿真,仿真结果证明,本论文所提出的方法极大地提高了OCT的测量精度.     

高压直流电流互感器稳态误差校验技术研究

精确测量直流电流是高压直流输电工程安全稳定运行的重要前提。高压直流电流互感器稳态误差校验技术是确保高压直流电流互感器测量精度的重要保证。针对目前主流运行的高压直流电流互感器并依据国家标准,文中提出了一种直流电流互感器稳态误差校验系统的设计方案,并采用相关设备搭建了误差校验系统。通过试验分析和对比,证明了该直流电流互感器误差校验系统的有效性,达到了实用化要求。     

光学电流互感器及其应用评述

光学电流互感器(OCT)以其优良性能而非常适于电力系统尤其是高电压等级的系统以提高设备安全性降低成本。为进一步促进OCT在系统中应用,利于建设数字电力系统,评述了在电力系统继电保护、数字化变电站、动态观测、故障录波、故障定位、谐波测量等方面的应用情况。国内自主研制的基于Faraday磁光效应原理的OCT具有良好的动态响应能力和绝缘性能,能精确地测量非周期分量及各种交流谐波分量,且无饱和现象,并利用自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构,解决了阻碍OCT实用化的测量温漂和不能长期稳定运行的问题,稳态测量准确度可高于0.2级。安装于河北省保定市某变电站110 kV线路上的OCT已连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器(AOCT)具有长期运行稳定性,能满足现代电力系统发展的要求。     

闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究

介绍了一种电力输变电网络适用的光纤电流互感器,给出了一种基于DSP+FPGA的数字闭环信号检测方法,分析了互感器光路系统主要误差源及其相应抑制措施。依据电子式电流互感器标准IEC 60044-8,设计了互感器样机的各种准确度实验。实验结果表明:在-40～60℃范围内,样机对直流和交流电流的测量变比误差均小于±0.2%;室温条件下,直流电流测量变比误差小于0.1%,系统相位延迟约129.6′;工频电流15次以内谐波测量准确度优于0.2%,51次以内优于0.5%。研制的光纤电流互感器样机计量精度已经达到实用化要求。     

电力系统中光电电流互感器分析

阐述了光电电流互感器的电流测量原理 ,介绍了各种原理的光电电流互感器的特点 ,对实用化进程中需要解决的问题进行了讨论 ,并提出光电电流互感器在电力系统中具有广阔的应用前景     

提高光学电流互感器准确度的组合方法

根据光学电流互感器(OCT)的数学模型，得出了OCT的系统特性方框图，论证了OCT具有开环控制特性，本身难以达到测量的高精度，为此文中提出了一种新型的自适应OCT。以稳态电流参考模型和OCT为基础，应用自适应Kalman理论和小波理论，构成了模型参考自适应控制系统，消除了温度、应力等因素对OCT的影响，因而综合提高了暂态和稳态测量准确度。经实验室验证后的自适应OCT已在河北省保定市某变电站挂网试运行，在现场实际环境中进一步对自适应OCT和自适应算法进行了验证，证明了自适应OCT具有优良的性能和自适应控制及算法的正确性。     

独立量自适应光学电流传感原理及其应用

根据光学电流传感器的开环机理,只有从外部为光学电流传感器引入新的独立量才能消除环境温度等外因的影响以实现高精度测量.论文提出了一种新的独立量自适应光学传感理论,即通过对两组或两组以上的独立输出量进行自适应运算获得与干扰无关的测量结果.应用该理论设计了光路独立量自适应光学电流传感器和光电独立量自适应光学电流传感器.并以标准检测系统为测试平台对光电独立量自适应光学电流传感器的测量性能进行了检测,结果证明该传感器已达到了0.2级的测量水平.     

光纤电流互感器的发展

随着现代电力系统的发展,传统的电磁式电流互感器暴露出越来越多的问题。而光纤电流互感器(OCT)的出现为这些问题的解决带来了答案。OCT 有如下优点:不含油,尺寸小,绝缘结构简单,不会有安全隐患; 不含铁心,不会有磁饱和现象;测量带宽和精度高;使用光纤传输信号,可以有效地防止电磁干扰;其输出可以方便地与计算机接口。光纤电流互感器的发展,必将大大加速电力设备向小型化、综合自动化和高可靠性方向的发展。     

基于卡尔曼滤波结合锁相环的OCT谐波测量方法

电力系统稳态电流不仅含有基波分量,还包含谐波分量,测量稳态电流各个分量和提高输出信噪比是光学电流互感器(OCT)信号处理的重要环节。本文介绍了基于法拉第磁光效应的OCT的测量原理,针对其低信噪比的特性和电力系统对谐波测量的要求,从时域的角度提出了一种基于线性卡尔曼滤波结合锁相环技术的谐波电流测量方法。在被测电流信号为基波电流、谐波电流和白噪声的混合信号的情况下,建立了线性的测量模型。在Lab VIEW上进行测量验证,结果表明卡尔曼滤波结合锁相环方法在测量稳态电流各个分量的同时能够有效地提高OCT输出信噪比和测量精度。     

基于粒子滤波的光学电流互感器信号处理方法研究

有效滤除噪声,提高信噪比（SNR）和测量精度是光学电流互感器(OCT)信号处理的重要环节。介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性。针对光学电流互感器低信噪比的特性,提出了采用粒子滤波的方法来从时域的角度提高输出信噪比。在被测电流为直流和交流两种情况下,分别建立合适的滤波动态空间模型,选择合适的参数后采用裂变自举粒子滤波算法（FBPF）在Matlab上进行两种情况下的仿真验证,结果表明粒子滤波算法能够有效地提高输出信噪比和测量精度。     

基于序贯卡尔曼滤波的OCT信号处理方法研究

使用光学电流互感器(Optical Current Transducer,OCT)测量小电流时,测量得到的内部噪声信号往往大于光电信号,测得的读数不能正确反映电流的真实值。有效滤除噪声,提高信噪比是OCT信号处理的关键所在。介绍了基于法拉第磁光效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性,在被测电流为交直流混合信号的情况下,建立合适的滤波状态空间模型,采用序贯卡尔曼滤波的方法在Lab VIEW上进行仿真。结果表明序贯卡尔曼滤波算法能够对测量电流实时进行信噪分离,同时准确分离出交流和直流分量,提高了输出信噪比和测量精度。     

比较式光学电流互感器的分析设计与试验研究

缺乏长期稳定性是光学电流互感器走向实用化、实现大面积推广的主要阻碍,针对这一问题,提出一种新补偿方案--比较式光学电流互感器。它将光学测量法与比较测量法相结合,巧妙地实现了对线性双折射和Verdet常数这两个稳定性影响因子的同时补偿。设计了双输入双输出的解调方法及相应的传感头结构和信号处理单元。这种解调方法可以更好地克服光路及电路的不一致对测量结果的影响,提升互感器的整体性能。试验结果表明：比较式光学电流互感器的线性度可达到IEC 0.2级要求;在光学电流互感器适用的220 kV以上电压等级应用场合,比较式光学电流互感器具有较好的抗干扰性能;在50 ℃温度变化范围内,普通光学电流互感器的误差变化量高达16%,而比较式光学电流互感器的误差变化仅有1%,证实了基于比较法的补偿方案的有效性。     

光学电流互感器对继电保护系统的影响研究

以光学电流传感器(OCT)为代表的新型电流互感器的出现，解决了继电保护中传统电磁式电流互感器的饱和以及暂态精度不高等问题。文中根据Faraday磁光效应OCT的工作原理和特点，并依据无缝通信系统协议IEC 61850，提出了利用光纤以太网实现OCT与微机保护接口的方案。比较了采用光学电流互感器的继电保护装置与采用传统电磁式电流互感器的继电保护装置，得知采用OCT可显著提高继电保护装置的灵敏性及可靠性。     

光学电流传感器现场运行性能分析

本文介绍了一种用于测量高压输电线电流的光学电流传感器，根据该传感器在某110kV变电站现场长时间运行的数据记录，分析了它的实际性能及存在的问题，提出了一种新颖的温度补偿方法。