Optical voltage and current sensors used in a revenue meteringsystem

The authors discuss the development of an optical voltage sensor as part of an all optical sensor based revenue metering system. The magnetooptic or Faraday effect was used to implement a magnetooptic voltage transducer (MOVT) to measure voltage by sensing the current flow through a capacitor connected from a 161 kV transmission line to ground. The current sensor was a magnetooptic current transducer (MOCT) developed previously. The design of the voltage sensors using the magnetooptic effect allows the implementation of a revenue metering system using all optical sensors. This method of measuring voltage was previously unproven. The components of the all optical sensor revenue metering system, the site installation, and the data acquisition system used to monitor the system are described. Decisions leading to the design of the MOVT are discussed     

冲击电压分压器线性度试验研究

冲击电压测量系统在溯源过程中通常使用低压直流源或冲击电压校准器测量分压器的刻度因数,因而必须考虑分压器线性度对测量系统测量不确定度的影响问题。在现今我国尚未建立标准系统的情况下,提出用试验的方法测量分压器的线性度:首先用线性度可忽略的电阻分压器R200S得到冲击电压发生器的线性度,采用直流分压器测量冲击电压发生器的充电电压,测量试品分压器HCR600示值与充电电压的比值,修正发生器的影响后得到分压器的线性度,结果显示HCR600的线性度单调下降,从+0.4%至-0.8%,正负极性最大差值为0.14%,且负极性的线性度优于正极性。然后进行试验验证:用线性度已知的500kV电阻分压器与HCR 600进行比对而得到线性度变化曲线,并与之前的试验结果进行比较,两者变化趋势相同,相同电压下最大差值点仅为0.15%。说明此方法可较准确地测量分压器的线性度,可用于冲击电压建标时的试验验证,发生器等试验设备满足一定条件时此方法也可用于特高压冲击设备的校准。     

Development of high voltage harmonic measuring instruments for distribution systems using optical voltage sensor and current sensor

Application of an optical measuring technique was attempted in order to develop harmonic voltage and current measuring instruments for distribution systems. To develop the harmonic voltage measuring system using a Bi₁₂GeO₂₀ crystal as a sensing Pockels cell for high‐voltage distribution lines, zinc oxide elements were adopted as a voltage divider. Also, an optical current sensor system was improved on the harmonic current measuring system using an R₃Fe₅O₁₂ film as a Faraday device. In practical three‐phase distribution systems, the developed high voltage harmonic measuring devices using the optical voltage sensor and current sensor were compared with conventional harmonic analyzers for low voltage. As a result, it was confirmed that the developed high voltage harmonic measuring devices had satisfactory characteristics for practical use. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 84–93, 1999     

交直流输电系统静态电压稳定性研究

给出了交直流系统相互作用的简化模型,在此基础上介绍了短路比法、最大功率法和电压稳定性指标法,并以国内某在建±800 kV高压直流输电工程为研究对象,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立仿真模型,并进行双极全压启动跟逆变侧无功动态变化仿真。理论分析跟仿真结果均表明交流系统越强静态电压稳定性越好;逆变器采用定直流电压控制时交直流系统静态电压稳定性较好,通过跟其他控制方式的配合,可较准确地模拟实际±800 kV高压直流输电系统。     

一种用于光纤传感的数字式检测系统设计

为实现光纤传感中微弱光强的稳定性检测,介绍了一种基于光电传感芯片OPT211和单片机STC89C52RC的新型数字式光纤传感检测系统。系统包含有恒流驱动电路、光接收元件、调理电路、AD采集和显示电路。该设计满足光纤传感检测技术要求。系统实现了0～5V电压范围、1mV分辨率和1‰精度的传感检测,具有抗干扰能力强、稳定性好、线性度好和分辨率高特点。     

1000 kV交流系统GIS用罐式避雷器电位分布测量的研究

1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器的电位分布影响特高压输变电系统的可靠运行,为此针对其结构制定了电位分布的测量方案,并对因测量时改变结构而引起的一些影响因素进行了分析。通过改变伸缩连接杆的长度以改变均压环的罩入深度,调节均压环与均压环、均压环与均压罩之间的距离等多种方式调节均压装置的结构,并采用光纤-电流法进行测量,对数据进行分析比较得到了最优结构的参数,结果表明,电位分布不均匀系数经优化后完全满足规定值(15%)。     

基于广域信息的电压稳定在线评估与无功电压协调控制方法

为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。     

Fabrication and characterization of high-speedpolyurethane-disperse red 19 integrated electrooptic modulators foranalog system applications

The fabrication and characterization of polymeric electrooptic modulators, made of a thermally crosslinkable polyurethane with Disperse Red 19 side chains, are summarized in this paper. Straight channel and Mach-Zehnder modulators have been fabricated, packaged and tested for the fiber-optic analog transmission system applications. Device performances including halfwave voltage, insertion loss, on-off ratio, and modulation frequency responses were measured. Long-term halfwave voltage stability, dc-bias voltage stability, and optical power handling capability at 1.3-μm wavelength were investigated. A carrier-to-noise ratio of 53 dB and 80-channel television transmission have been demonstrated using the packaged polymer modulators     

Electrooptic methods for measurement of small DC currents at highvoltage level

Two electrooptic methods for measurement of DC currents at high voltage levels, extending from the nanoampere range and up to the milliampere range have been developed. By switching the polarity of a measured DC voltage across a Pockels cell, DC currents can be measured and transmitted along an optical fiber to an electrooptic converter. Using an electronic circuit, the measured signal can be converted into a modulated-frequency form for transmission along an optical fiber. These systems are described, measurement results are presented and improvements to be made in the future are outlined. The measurement methods can be used for both development and supervision of electrical insulating systems     

自愈光学电流互感器技术及其工程应用

介绍了法拉第磁光效应光学电流互感器(optical current transformer,OCT)的基本原理,在分析其实用化问题的基础上提出了自愈OCT技术,有效地提高了OCT的测量精度和运行稳定性。根据IEC60044-8标准,对设计的自愈OCT进行性能测试,试验结果表明研制的样机具有很好的测量线性度,在-40～+60℃的温度范围内,稳态测量精度优于0.2%。多年的工程应用情况表明,自愈OCT测量持续准确,精度明显高出常规电流互感器,具有工程实用化前景。     

电压稳定约束的最优潮流研究

针对电力系统将运行在更加接近电压稳定临界点的情况,建立了一种包含电压稳定约束的最优潮流(OPF)数学模型,在常规OPF模型基础上增加了一组电压稳定裕度约束作为不等式约束。引入能正确反映系统当前电压稳定程度的L指标函数作为电压稳定约束,通过调整该约束的上限值,可以获得系统所要求的电压稳定裕度。利用基于扰动KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的原始-对偶内点算法对问题进行求解。多个IEEE测试系统上的仿真结果表明,该模型能较好地兼顾系统对电压安全性与经济性的要求;在电压稳定约束起作用时,发电总费用会随着系统对电压稳定要求的提高而增大;L指标约束的加入对系统的调节能力有一定影响;所用算法收敛性好、鲁棒性强,能有效地处理大量等式和不等式约束。     

准互易光学电压互感器数字闭环信号处理方法

介绍了一种用于准互易光学电压互感器的数字闭环信号处理方法.根据互感器光路输出信号的特点,采用基于方波调制解调的数字相关检测技术,提高了系统的响应灵敏度.在此基础上,引入阶梯波反馈技术,通过相位调制器在两束相干偏振光间引入一个与晶体Pockels相移大小相等、方向相反的反馈相移,实现闭环检测,扩大了动态范围,且不依赖于传...     

高氯离子水中化学需氧量检测系统的研究

阐述了利用紫外分光光度法测量化学需氧量（COD）检测系统的研究方案,给出了利用光路设计与电子技术结合的研究方法。系统由光学系统、硬件电路、软件测量3部分组成。系统光路的设计使用了平面衍射光栅,狭缝等光学元件从而提高了光信号稳定性。电路系统选用高精度、低静态电流运放OPA2335,提高了微弱光信号的转换精度和响应速度。软件系统利用氯离子与COD的标定曲线排除氯离子对COD测量的干扰,最终能够实现在氯离子含量较高的水样中测量COD值。通过对COD标准溶液和加入氯离子的COD标准溶液的测量实验,及与HACH-DR6000分光光度计对实际水样检测的对比实验和稳定性实验,系统最大引用误差为2.84%,证明系统可以用于在高氯水中对COD进行实时检测。     

基于扫频法配电网电容电流测量装置研制

准确测量配电网对地电容电流是确定消弧补偿及其容量的重要依据,为此研制了基于扫频法配电网电容电流测量装置,其工作原理是在消弧线圈电压互感器(TV)二次侧注入一方波变频电压,通过检测TV二次侧电流与所注入电压是否同相位来确定配电网对地电容与消弧线圈电感的并联谐振频率,进而求出对地电容电流。该装置由扫频信号发生源和控制器组成,其中扫频信号发生源是基于IGBT、直流侧电压为300 V的单相逆变器,用于向系统注入一方波变频电压;控制器采用混合信号片上系统(SoC)——C8051F 020单片机,用于产生递增变频控制信号,该控制信号经光耦隔离、放大电路驱动,以控制IGBT通断。利用EMTDC/PSCAD仿真和物理试验,对装置有效性进行验证,结果表明装置测量误差小于2%。     

基于不动点原理的电压稳定性分析方法

目前的电压稳定性分析方法中,基于戴维南等值的阻抗匹配法受到了广泛关注,但相关研究表明,这种方法应用于多负荷系统时可能产生不正确的结果。为此,提出了一种基于不动点原理的电压稳定性分析方法,介绍了经典的电压稳定性分析模型和不动点原理,并阐述了负荷电压稳定性评估判据。该方法具有计算量少、速度快的优点。将所提出的方法与基于戴维南等值的阻抗匹配法进行分析对比,论证了该方法的合理性。采用5机18节点算例系统进行了仿真测试,结果初步验证了基于不动点原理的电压稳定性分析方法的有效性。     

±800kV特高压直流线路带电作业研究现状分析

带电作业是保证±800 kV特高压直流输电线路安全稳定运行的重要技术手段,相应的研究和应用已陆续开展,积累了较为丰富的理论和实践经验。针对±800 kV特高压直流线路带电作业研究现状,主要分析了进出等电位方法,研究了作业安全距离和组合间隙距离,确定了安全防护原则,提出了一种基于光纤电场传感器的绝缘子检测方法,为±800 kV特高压直流输电线路带电作业提供有益借鉴和参考。     

光学电压互感器偏光干涉测量模式:(一)常见偏光干涉测量模式局限性分析

现有的光学电压互感器(OVT)大多基于电光晶体的Pockels效应,即电光晶体在外加电场的作用下其折射率发生变化,使得沿某一方向射入晶体的线偏振光产生电光相位延迟,延迟量与外加电场成正比。由于无法实现对晶体电光相位延迟的直接测量,通常采用偏光干涉测量模式,将相位延迟转变为光强调制,通过对光强的检测实现电压测量。这种测量模式反映了光功率的大小,但仅能近似线性地测量有限的电光相位延迟,其稳定性与可靠性受到温漂、晶体附加相位延迟、半波电压等问题的限制,无法满足电力系统的实用要求。文中分析了偏光干涉测量模式的局限性,并对双光路补偿法进行了讨论。     

An Optoelectronic High-voltage Probe for Measuring Impulse Voltage Distribution of HVDC Converter Valve

A high-voltage optoelectronic probe is developed for measuring impulse voltage distribution along thyristor units in the HVDC converter valve. The dimension of the resistive voltage divider is optimized by means of numerical computation of electric field. A pulse frequency modulation （PFM） mode is adopted for the data transmission link because of its immunity to high-intensity electromagnetic interference. Experimental results indicate that the linearity deviation for the whole measuring system is within ± 0.15 %, and therefore it can meet requirements specified by IEC60700-1.     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法

由于电网阻抗的存在,并网逆变器的控制系统与电网阻抗相互耦合,弱电网条件会影响并网逆变器的稳定性。并网逆变器控制系统中通常使用锁相环来获取电网同步信息,其动态特性是影响系统稳定运行的关键因素。分析弱电网情况下锁相环输出对系统稳定性的影响,在此基础上提出一种提高系统稳定性的控制方法。在同步旋转坐标系下建立了包括电流环、锁相环和滤波器等环节的三相并网变换器阻抗模型,分析不同电网阻抗和锁相环带宽与并网逆变器稳定性的内在联系。结合阻抗模型中系统电压通过锁相环对电流环的影响,提出一种改进的前馈控制方法来减小锁相环输出影响,前馈环节中包括系统电压、锁相环动态特性和滤波器等环节。分析表明,改进的控制方法能够有效提高并网逆变器在弱电网条件下运行的稳定性。实验证明了所提方法的正确性。     

高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展

高压直流电流测量装置为高压直流输电系统的线路控制和保护提供输入信号。随着我国直流输电系统电压等级的不断升高,系统中的直流电流的测量已成为一个新课题。文章首先综述了已在国内外直流输电工程中运行的高压直流电流测量装置的结构和工作原理,指出各自存在的问题。然后介绍了我国在高压直流电流测量技术领域的研究进展,主要涵盖零磁通直流电流互感器、有源式直流电流互感器、全光纤式直流电流互感器、基于巨磁电阻效应的直流电流互感器和基于光纤光栅器件的直流电流互感器,希望能为未来高压直流电流测量装置的设计、实施与运行维护提供有益的参考。