磁势自平衡回馈补偿式直流传感器难点研究

磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论是在电抗器磁势自平衡原理与差值电流回馈补偿原理的基础上，将两者相结合而形成的一种新的传感原理与方法。为了实现基于该原理的传感器，本文首先对磁势自平衡回馈补偿式直流传感器模拟样机的工作过程进行简要介绍，重点研究分析了模拟样机线路中纹波感应干扰信号的影响及其传感器输出信号误差处理的问题。模拟样机的大量实验验证了磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论正确性的同时，又暴露了模拟样机设计的局限性。被测直流磁势在1500～9000AT内时。通过简单的线性化处理可使模拟样机的输出误差控制在0．1％左右。     

一种高可靠性电涡流位移传感器的设计

设计了一个基于硬件冗余的高可靠单自由度涡流位移传感器.该传感器具有一对传感头,当2个传感头都正常时传感器采用差动方式工作,当某个传感头出现故障时传感器能自动检测故障并禁用故障传感器,切换到单传感头工作模式.设计了高可靠传感器处理电路,测试了传感器处理电路的动态特性,测试了传感器在2种工作模式下的静态特性和动态特性,并测试了传感器的信号切换功能.试验结果表明：当检测范围小于1 mm时,传感器在2种工作模式下的线性度误差均小于1.3％,传感器的-3 dB增益带宽可达20 kHz,在0～2 kHz的频率范围内相位滞后小于16.2°;传感器可以在转子高速旋转时实现传感头故障的检测和信号切换,不影响转子的正常工作.     

内置光纤光栅油浸式变压器的研制EI北大核心CSCD

为了能够直接测量油浸式变压器的内部温度,设计了绕组电磁线内置光纤光栅传感器,并制作了35 kV/4 000 kW变压器样机,在该样机绕组、铁心、撑条、油顶等处成功布置了14根光纤,共218支光纤光栅传感器。绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程中的应力较小,光纤光栅传感器保持了良好的机械强度和测温性能。该样机的绝缘性能试验结果表明,内置光纤光栅传感器对变压器本体绝缘性能无影响;温升试验和长时空载试验验证了内置光纤光栅传感器具有良好的温度传感性能,为变压器内部温度场研究提供了可靠的技术支撑,为变压器的设计验证和寿命周期预测提供了一种新的有效手段。     

一种新型传感结构的光学直流电流传感器

分析比较了多种直流大电流测量方法,指出直流测量设备高压侧无源化是未来高压测量设备的发展趋势。针对传统块状玻璃型电流传感器传感头加工难度大、直流解调算法难以精确解调出法拉第旋转角的缺点,采用一种基于双光源双输出条形传感头的新型无源式直流电流传感器。这种结构降低了传感头制作及加工难度,在双通道光路、电路不对称的情况下,能够将与被测电流成正比的直流信号从直流本底光强信号精确解调出来。试验结果表明,在300 ~3 000 A范围内,测量准确度优于0.5%,在光功率波动达25.2%、双光路光功率不对称度为34.2%的情况下,双光源双输出传感器相对误差变化范围为-0.4% ~ +0.42%,远高于相同测试条件下单光源双输出传感器的性能。     

循环流化床煤气化试验研究

在常压循环流化床中试装置上进行了神华煤的气化试验，试验条件：加煤速率5．4～8．14kg／h、蒸汽煤比0．19～0．7kg／kg、空气煤比2．8—3．67kg/kg，分析了试验条件对煤气组成、热值、碳转化率和煤气效率的影响。在该试验阶段获得的煤气的最高热值为3．84MJ/Nm^3，最高碳转化率为73．6％。由于提升管的高度很小、气化温度较低以及旋风炉对细颗粒分离效率不高，导致损失于飞灰中碳较多。试验结果表明对神华煤而言，气化温度应低于930℃以避免结渣。     

不同结构光学电压互感器抗电场干扰的探讨

外电场对光学电压互感器(OpticalVoltageTransformer,OVT)的干扰与OVT的结构有关系,通光方向和电压方向不同,外电场对OVT的影响也不同。该文详细分析了外电场对OVT的横向调制和纵向调制两种基本结构的影响。针对这两种结构抗电场干扰的特点,兼顾实际高电压测量中的信号处理,提出了一种OVT传感头结构的改进措施。     

电流型EVT传感头的设计及性能分析

介绍了电流型电子式电压互感器(EVT)的结构,并设计了一种应用于电流型EVT的SF6同轴圆筒形电容传感头。研究了传感头的组成原理,并对其电场分布和屏蔽性能进行了仿真分析,结果表明该传感头的绝缘性能满足要求,且具有抗外电场干扰能力强的优点。分析了影响传感头性能的主要因素,其中SF6压力变化造成传感头电容量改变,应通过监测气体压力信号实现误差校正;环境温度变化影响传感器的电极尺寸和电容量的稳定性,应采用低膨胀材料或进行温度补偿;高、低压电极不同轴会产生电容量误差以及影响传感头的绝缘性能,应对其进行严格控制。所作的分析为传感头的制作和应用提供了重要的理论依据。     

架空输电线路覆冰监测用光纤光栅风速传感器的研制

风荷载测量是输电线路覆冰监测的重要组成部分,为解决现有输电线路覆冰在线监测系统中风速测量传感器需要现场电源,易受电磁干扰,不能实时测量风速,需要无线传输模块等缺点,开发了基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术的风速传感器,此传感器利用粘贴有 FBG 的等强度梁对风速产生的压力进行测量.鉴于温度对光纤光栅应变测量有较大影响,采用在等强度梁上下 2 侧对称粘贴光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感的问题.对所研制的传感器进行了温度影响试验和风洞试验,试验结果表明,温度造成的传感器测量误差小于±5 pm,传感器线性度良好,测量误差小于±0.5 m/s,经计算由风速测量误差引起的冰荷载测量相对误差小于 2.14%,这些参数满足现场监测的要求.     

虚拟仪器技术在电子式电流互感器研制中的应用

传感头Rogowski线圈的性能是电子式电流互感器(ECT)研制中的重点，必须对传感头的特性进行校验。虚拟仪器技术能够实现对模拟小信号(≤10V)和数字信号的校验。利用Lab VIEW作为虚拟仪器的开发工具，具有编程灵活、可自定义、数据处理和分析能力强大、易于实现信号补偿和开发周期短等优点。新型校验仪将信号采集到计算机中，利用虚拟仪器程序进行处理，能够进行功率谱分析和频谱分析，得到Rogowski线圈的比差和角差以及输入信号的谐波和频率。同时，对Rogowski线圈的温度特性和频率特性进行了分析。该校验仪准确度高(比差≤0．05％，角差≤3‘)，易于开发，且用户可自定义其功能。     

基于光纤布拉格光栅的流量温度复合传感研究

针对传统流量计测量参数单一和流量温度复合测量困难的问题,提出了一种基于光纤布拉格光栅的流量温度复合传感器。采用空心圆柱悬臂梁,减小了流体的压力损失,对端盖、悬臂梁和靶盘采用一体加工,增加了传感器的稳定性。首先,结合光纤布拉格光栅传感理论和流量温度复合传感理论,研究了基于光纤布拉格光栅的流量温度复合传感机理;然后,设计了悬臂梁为空心圆柱的一体靶式结构的传感器,并进行了仿真分析研究;最后,搭建了流量温度实验系统平台,进行了温度和流量传感实验。研究结果表明,温度与波长漂移量呈线性变化关系,线性度均在99%以上,传感器对温度的分辨率为0.04℃,温度测量误差为1.8%,流量分辨率为0.33 m~3/h,流量测量误差为2%。该光纤布拉格光栅复合传感器可实现对流量和温度的复合测量,有望于应用在需要大规模组网检测的流量测量系统中,具有较好的应用前景。     

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。     

A method to eliminate birefringence of a magneto-optic AC currenttransducer with glass ring sensor head

This paper reports a novel method of assembling a magneto-optical current transducer, which can eliminate both thermal transient and construction-caused birefringence to a large extent. The method is simple and practical, and needs no temperature compensation in signal processing. With a closed aluminum shell, sensing material buffers and flexible construction, the accuracy of the compromise-developed MOCT with glass ring sensor head was better than 0.3% over a temperature range of -30 to 70°C and current range from 100 to 2400 A. The field testing verified this performance     

一种新型的光学电压互感器

介绍了一种光学电压互感器实用化的新方案 ,对传感头的设计提出了模块化结构的设计思想 ,光路系统采用双光路互补的结构 ,信号处理采用DSP技术。对新方案的性能进行了测试 ,实验结果表明 :新型光学电压互感器具有良好的性能 ,双光路结构具有很好的温度补偿特性 ,稳定性很好 ,线性度在± 0 2 %以内 ,比差在± 0 2 %以内 ,通过了一系列绝缘耐压试验。     

混合式光电电流互感器中Rogowski线圈传感头设计

针对传统电流互感器易饱和﹑绝缘复杂等缺点,介绍了一种混合式光电电流互感器传感头用于测量的新型空心电流互感器。空心线圈传感头(Rogowski线圈传感头)是由金属导线均匀密绕在一无磁性的骨架上做成的。它具有无磁饱和﹑绝缘方法简单﹑测量范围宽等优点。空心线圈传感头由于其感应机理和结构的原因,容易受到外界磁场和温度变化的影响。针对干扰磁场采取了屏蔽等措施,从材料和元器件选择上解决了温度的影响。并试做了一个传感头,试验结果表明,该传感头效果良好,达到了0.2%的精度。     

自愈光学电压传感器

为解决光学电压传感器测量精度的温漂问题,提出采用增加基准测量源的方法,根据对基准源的测量结果来调整实际测试结果,从而实现了对传感参数的实时自动补偿。应用该方法设计了自愈光学电压传感器,并进行了精度检测。检测结果表明:在常温下,自愈光学电压传感器的线性度可达0.2级;当环境温度引起工作光强波动或传感参数漂移时,自愈光学电压传感器的测量精度比补偿前有大幅提高。该方法原理简洁,容易实现,为高性能光学电压传感器的设计提供了新的解决思路。     

Optical current transformer for gas insulated switchgear usingsilica optical fiber

The high accuracy optical current transformer (optical CT) for gas insulated switchgear (GIS) using a silica optical fiber has been developed. The linear birefringence was reduced by twisting the newly developed double coated optical fiber. The current of up to 8000 A was measured within electric noise error of 3.8 Arms and a sensitivity change of ±0.4% was observed over the temperature range from -20 to 90°C. This change corresponds to the temperature dependence of the Verdet constant of silica. When the vibrating acceleration of 8G was applied by the gas circuit breaker motion, no signals were distinguished from the background noise level of 3.8 Arms. The long term test was carried out and the accuracy of the measurements was kept to within ±0.15% during 8 hours. This is the first practical optical CT to satisfy all requirements for GIS     

改善纵向调制光学电压互感器内电场分布的新方法

基于纵向调制Pockels效应的光学电压互感器(OVT),其电光晶体内电场分布的均匀性对测量结果影响很大。通过对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构进行电场仿真分析可知,由于晶体内电场分布不均匀,当晶体薄片或光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的积分电压误差一般为0.2%左右,接近或超出了0.2%的准确级要求。为改善其内电场分布,文中针对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构,提出了石英介质分层法,通过ANSYS Maxwell有限元分析软件和实验验证了方法的有效性。在保证有效提高半波电压和测量灵敏度的前提下,可以使积分电压误差降低到0.05%以下,保证了0.2%的准确级要求。     

配电网故障指示器中电压测量的研究

配网故障指示器中电压的准确测量是故障识别的重要依据之一。仿真分析了配网不同接地方式下各种接地故障的电压特征,故障相或非故障相的电压变化特征可作为故障指示器故障识别的判据之一。设计了一种基于故障指示器机械结构,利用耦合电容分压的电压传感器,分析了配网线路对地架设高度不同及温度变化对电压传感器测量结果的影响。样机测试结果表明传感器在测量范围内的线性误差在±3. 8%之内,其作为电压变化特征的识别准确度足够。     

Design, construction, and test of a passive optical prototype highvoltage instrument transformer

This paper describes an optical voltage transformer (OVT) for a 132-130 kV system based on the Pockels effect in a Bi₄Ge₃O₁₂ crystal. Different from the majority of OVTs reported, this construction does not use any capacitive voltage division. To accomplish this, it was necessary to redesign the optical modulator. A prototype of the OVT has been constructed and tested     

一种高温非接触式电涡流间隙传感器

介绍了电涡流传感器的工作原理,分析了激励信号的幅值、频率稳定程度对传感器输出漂移的影响。设计了一种应用于电厂空气预热器漏风间隙测量的电涡流传感器,该传感器在温度为340~360°C的工作环境中可以保持较好的线性,取得满意的效果。