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。     

提高光学电流互感器运行稳定性的方法

为了解决光学电流互感器（OCT）的长期运行稳定性问题，提出了螺线管聚磁光学传感原理，证明了偏振光围绕无限长通电导体测量电流与偏振光通过通电螺线管的轴向方向测量电流，在光学传感测量电流的意义上是等价的，具有对偶性。基于以上原理设计了螺线管聚磁光路结构。在实验室测试和现场连续25个月的运行表明，采用这种结构的自适应光学电流互感器能够在实际环境中长期稳定运行。     

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.     

基于OCT的输电线路故障暂态电流保护

光学电流互感器(OCT)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低等问题。分析了输电线路故障高频暂态分量产生的原因,并根据光学电流互感器能够正确传变暂态分量的特点,分析了基于故障分量的单端暂态电流保护的原理。     

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。     

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。     

基于神经网络逆建模的三相光学电流互感器

三相光学电流互感器是以电力系统三相电流（包括不对称三相电流（）作为测量对象的光学电流互感器，线性双折射效应是影响三相光学电流互感器性能的主要因素，论文采用神经网络逆建模技术来补偿线性双折射效应对三相光学电流互感器测量结果的影响，给出了系统原理和应用结果。     

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.     

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。     

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。     

自适应光学电流互感器

该文在最小二乘原理的基础上引入Iwamoto-Tamura法，提出了一种保留非线性最小二乘算法，通过对传统OCT现场实测数据进行分析，证明采用环境温度直接补偿传统OCT是不可取的。为此，提出了一种新型的AOCT，以稳态电流参考模型和传统OCT为基础，应用自适应Kalman和小波理论，构成了模型参考自适应控制系统，消除了温度等因素对传统OCT的影响，从而综合提高了暂态和稳态测量准确度。由于AOCT具有前馈特性，在保证AOCT准确度的前提下能使OCT传感头的结构大为简化，从而提高AOCT的整体稳定性。目前，AOCT已经在河北省保定市沙窝变电站挂网运行，实践证明AOCT具有优良的性能。     

光学电流互感器对线路差动保护的影响

基于Matlab/Simulink和ATP,建立了电网模型、电磁型电流互感器、光学电流互感器以及线路纵联差动保护的仿真模型。引入了一套保护系统测量单元和决策单元的评测指标。对于同一线路差动保护,在相同故障条件情况下,分别安装电磁式电流互感器和光学电流互感器进行了对比仿真。以评测指标为基准,定量分析了光学互感器对线路差动保护的影响。结果表明,光学电流互感器能降低保护测量单元的稳态误差,加速保护动作,减小误动、拒动情况的发生,从而有效提高了线路差动保护的可靠性和快速性。但光学电流互感器却易导致测量单元产生较大的过冲量,其抑制直流分量的能力也较差,这将给保护带来潜在的误动可能性。     

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。     

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。     

光学电流互感器在电力系统应用中出现的问题及处理方法

由于光学电流互感器OCT(Optical Current Transducer)出现扰动而使交流滤波器差动保护跳闸事件,对OCT在电力系统现场运行中使用出现的问题进行了研究,结合换流站OCT数据采集原理分析了事故发生时的设备故障原因,从而得出3种解决方案,即修改接口板、信号传送板;提高定值,躲过导致故障的尖脉冲;以及通过修改软件,在软件中判断过滤掉尖脉冲。并根据实践找到各种方法的可行性,最终提出可靠的处理方案。     

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。     

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。     

光电式电流互感器技术的研究现状与发展

对光电式电流互感器(OCT)和传统的电磁式电流互感器进行了比较,结果表明OCT性能优良,是传统电流互感器较为理想的替代产品。对OCT技术进行了研究,阐述了有源型OCT和无源型OCT的工作原理、电路结构和优缺点。分析了目前有源型OCT研制过程中存在的主要问题是双折射效应影响、温度影响、干扰和振动问题,无源型OCT的主要问题是高电位侧传感头的电源供应和电磁兼容问题、防电磁干扰问题。综述了光电式电流互感器技术的研究现状并对其进行了展望,高精度、高可靠性、大动态范围是其发展趋势。