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。     

一种提高光学电流互感器抗相间磁干扰能力的新方法

随着智能电网对量测设备要求的提高,光学电流互感器在电力系统中具有越来越广阔的应用前景。针对传统闭合光路结构存在的缺陷,研究了螺线管聚磁光路结构并分析了其管内外磁场。为解决传统的三相螺线管聚磁式传感头平行布置时存在的相间磁干扰严重的问题,提出了相间磁场正交技术。在COMSOL(试用版)中进行的有限元仿真分析和现场运行结果表明:运用相间磁场正交技术的的螺线管聚磁式光学电流互感器具有很高的抗相间磁干扰能力,达到了0.2级的测量水平。     

35 kV自适应光学电流互感器(AOCT-35)

华北电力大学与北京开关厂联合制造的新型的35 kV自适应光学电流互感器(AOCT-35),具有两项自主知识产权的关键技术:自适应光学传感技术,解决了测量精度的温漂问题:螺线管聚磁光路结构技术,解决了长期运行的稳定性问题.并具有绝缘简单可靠、体积小、质量小等特点.……     

用光学电流互感器和工控机实现光纤纵差保护

通过应用自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构解决了测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,且稳态测量精度达到0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%的自适应光学电流互感器,利用基于MSP430单片机和以太网控制器CS8900A的新型电路接口方案,设计了电子式互感器与保护、测控设备接口的重要组成部分——合并单元,实现了遵循IEC61850的互感器与保护设备的数字通信,完成了数字化变电站系统中从过程层到间隔层的接口。     

基于电子式互感器的超高压长线全电流差动保护的研究

通过应用自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构解决了测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,且稳态测量精度达到0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%,能够精确测量非周期分量及各种交流谐波分量,且无饱和现象的光学电流互感器(OCT),利用贝瑞隆输电线路模型,构成基于电子式互感器的超高压长线全电流差动保护,这种保护原理自动地考虑了电容电流的影响,不再需要进行电容电流的补偿.仿真结果表明,分析是正确的,原理是可靠的,适合在数字化变电站中应用并推广.     

光路结构参数对光学电流互感器运行稳定性的影响

基于法拉第磁光效应原理的光学电流互感器存在运行稳定性差的问题,其主要表现为直流工作光强的逐步衰竭。文章分析了闭合光路与直通光路光学电流传感头的结构特点,从光路耦合效率的角度讨论了光学电流传感头光程长度引起的光路耦合损耗对直流工作光强的影响,从理论上论证了直通光路结构具有更好的温度稳定性。文章最后介绍了直流光路结构的应用,提出采用直通光路的螺线管聚磁光路结构具有测量灵敏度高、抗外界电磁干扰能力强、结构简单稳定等优点,具有很好的实用化前景。     

自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法

准确度和稳定性是光学电流互感器(OCT)的主要性能指标.文中在自适应光学传感器的基础上进行研究和改进,提出采用新型的稳定性高的传感头设计与锁定放大器进行微弱光电信号检测相结合的方法,即在磁光传感系统中采用螺线管聚磁光路结构,并缩短磁光传感材料,提高OCT的长期运行稳定性,信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OCT的暂态和稳态准确度.最后通过虚拟仪器LabVIEW对检测系统进行仿真实验.     

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。     

光学电流互感器的稳定性研究及改善

针对目前光学电流互感器缺乏长期运行稳定性的问题,通过理论分析,总结出影响运行稳定性的主要因素在于环境温度变化导致磁光材料中线性双折射发生波动。在此基础上对现有传感头结构进行研究及改进,利用ANSOFT、ANSYS等软件搭建了能够模拟传感头在各种结构及工况条件下运作的仿真平台,并对改进后传感头进行了运行模拟。结果表明:改进式光学电流互感器传感头结构不仅能够有效提高其长期运行稳定性,且完全满足我国电力行业对于0.2级电流互感器误差的标准JJG 313—2010《测量用电流互感器检定规程》及JJG 314—2010《测量用电压互感器检定规程》的规定。     

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。     

一种实用型继电保护用光学电流传感器的设计

论述了光学电流传感器的工作原理并通过实验对其可行性进行了验证 ,证明并指出有源型光学电流传感器以其光路简单、绝缘强度高、线性度好、反应速度快、无磁饱和、体积小、重量轻、实用性强等特点 ,有可能成为新一代数字化继电保护用电流传感器的发展方向     

自适应光学电流互感器的信号处理方法

信号处理方法是自适应光学电流互感器(AOCT)的实用化关键技术之一。运用自适应光学电流传感技术,结合平方根Kalman自适应算法,提出了AOCT的信号处理方法,给出了信号处理系统结构和程序框图,并讨论了信号处理的相关问题。AOCT与信号处理系统构成的整套装置已应用于35kV线路的新型光纤纵差保护中。运行数据表明,该装置具有优良的暂态和稳态测量能力,可以确保线路纵差等保护可靠动作。     

自适应光学电流互感器与保护一体化运行研究

电磁式CT的磁饱和问题一直是影响继电保护正确动作的主要原因之一，只有应用新型的无磁饱和互感器以及相应的保护系统才能从根本上解决这些问题，为此，该文在完善了新型自适应光学电流互感器(AOCT)理论体系基础上，研制了实用化的AOCT，将AOCT与新型线路差动保护构成的一体化系统应用于河北省保定供电公司的一条35kV输电线路上运行。运行结果表明，AOCT具有优良的测量性能，能够为保护提供高保真的测量数据；整套一体化系统当发生多次区外故障时均可靠不动，在一次区内故障时正确动作，满足了现场实际运行的要求。     

Compensation for light intensity variation by superposing AC magnetic field in optical measurement of DC current

Optical voltage and current measurement generally necessitates the compensation of light intensity variation which occurs in the optical measuring system, because it is possible the light intensity variation may give rise to a measuring error. Therefore, such compensation methods as dividing the ac component by the dc component of the light intensity are usefully introduced in optical ac voltage and current measurement, but those methods are not useful exactly for the optical measurement of the quantities including dc components. This paper deals with a new useful compensation method for light intensity variation in the optical dc current measurement. Linearly polarized light passes through two kinds of Faraday sensors, in which one detects dc magnetic field caused by dc current and the other detects externally applied constant ac magnetic field. Then, the compensation of the light intensity variation is carried out by measuring the dc and ac components of the beam. The principle of the compensation method using the ac component is described in the paper. Experimental results of this method using flint glass as the Faraday effect cells are reported and it is clarified that this method can decrease the measuring error of the modulation depth for dc current and compensate light intensity variation validity.     

磁光式光学电流互感器运行稳定性评价

运行稳定性是评价光学电流互感器性能的重要指标之一。推导了线性双折射影响下磁光式光学电流互感器输出光强的数学模型,定义了静态工作光强。对现场运行数据进行了挖掘,得到静态工作光强的时间序列。引入相关性分析的理论,通过对静态工作光强与环境温度的互相关系数的计算,分析了环境温度对光学电流互感器运行稳定性的影响程度,分析结果表明:静态工作光强与环境温度的大小及变化率强相关;环境温度对静态工作光强的作用具有延时性。提出了光强长期温度特性的概念,并在此基础上,提出了光学电流互感器运行稳定性的评判原则。     

高电流密度超导储能磁体的研制

分析了不同结构超导储能磁体的特点,针对储能量为MJ量级的超导储能磁体计算了漏磁场分布和超导材料的利用率,提出了储能为1 MJ的单螺管型超导储能磁体的设计方案。采用窄液氦通道技术,利用多芯NbTi/Cu复合超导线,研制了储能量为1 MJ的紧凑型超导储能磁体。磁体内径为439 mm,外径为600 mm,高为550 mm。在运行电流为305A时,磁体的最大磁场为4.9 T,中心磁场为4 T。对超导磁体的试验结果表明,磁体的最大运行电流为303 A,放电功率为100 kW。研制的超导储能磁体可作为恒压/恒功率放电的不间断电源的关键部件。     

平方根Kalman自适应滤波及其在OCT中的应用

为了满足自适应滤波的准确性和时变噪声鲁棒性的要求,将具有递推特性的Kalman滤波理论引入到自适应滤波中,针对Kalman自适应滤波可能出现的由于计算舍入误差所引起的发散和时变噪声统计问题,提出了具有时变噪声统计的平方根Kalman自适应滤波。目前,应用平方根Kalman自适应滤波的自适应光学电流互感器(OCT)经过了严格的检测,稳态精度达到0.2级,暂态情况下的非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。自适应OCT已经在河北省保定市某变电站挂网运行25个月。