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.     

基于小波分析和神经网络的光学电流互感器误差补偿系统

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及线性双折射对系统性能的影响,结合电磁式电流互感器的良好稳态性能和光学电流互感器的无饱和暂态性能,设计了一种基于小波分析和神经网络的光学电流互感器误差补偿系统.小波分析用于检测电力系统的故障时刻从而区分暂态和稳态,神经网络用于补偿光学电流互感器线性双折射效应.通过仿真实验证明:系统能够对光学电流互感器的线性双折射等误差因素进行补偿,提高了光学电流互感器的稳定性和测量结果的准确性.     

大电流测量传感技术综述

直流、交流和冲击大电流(大于100A)传感和测量技术广泛应用于电力系统、国防军工、工业生产、试验检测及科学研究中,文中按原理将广泛应用的电流测量技术分为基于欧姆定律的分流器、基于闭环反馈的直流/交流电流互感器、基于磁场测量的开环电流传感器和基于磁光效应的光学电流互感器4大类.在对各种电流测量传感原理简要介绍的基础上,剖...     

一种提高光学电流互感器温度稳定性的新方法

光学电流互感器的温度稳定性差是阻碍其实用化的主要原因.提出了一种新的基于比较测量法的温度补偿方法——比较式OCT,它通过引入永久磁铁产生的恒定参考磁场,将被测电流磁场与参考磁场进行比较,得到与温度影响因子无关、而仅与被测电流大小有关的最终输出,实现了对影响OCT温度稳定性的两个主要因素——Verdet常数和线性双折射的同时补偿.针对比较式OCT解调的特殊要求,设计了双输入双输出的传感头结构.对比较式OCT的温度试验证实了比较补偿法的有效性.     

光学互感器电能计量可行性验证

分析了光学互感器应用于电能计量的优势;设计对比平台验证光学电流互感器的电能数字化计量性能,结果表明:0.2级光学电流互感器的抄见电量与0.01级标准电流互感器的抄见电量差别小于0.7%,表明光学电流互感器用于电能计量是具备潜力的,下一步将深入研究其实施可行性。     

一种混合式光学电流互感器的设计

介绍了一种混合式光学电流互感器,它包含两个传感输出通道:传统采样电流传感通道和块状光学玻璃传感通道.利用采样电流传感器的高精度稳态输出对光学玻璃传感头进行跟踪系数校正,有效地提高了整个混合式光学电流互感器的稳态精度和暂态精度.本设计使得光学电流互感器的频带宽、无磁饱和等一系列优点得到充分发挥,同时具有的双输出通道也是对电力系统保护的一种冗余设计,为目前光学电流互感器的实用化提供了一种全新的思路.     

光学电流互感器的抗干扰分析

采用光学玻璃的光学电流互感器主要有两种结构：闭合光路结构和直通光路结构。直通光路结构的光学电流互感器在加工难度和稳定性方面具有明显的优势,但存在对测量位置敏感和抗外磁场干扰能力差的缺点。提出了一种差分式结构的光学电流互感器,分析了导体位置变化和相间磁干扰对其测量精度的影响,并设计了相间磁干扰和返回导体对测量精度影响的实验。分析和实验结果表明：采用差分式结构的光学电流互感器应用在相间距离大于0.8 m的智能变电站中,不需特别设计屏蔽措施,完全可以满足0.2级的测量准确度要求。     

集磁环式光学电流互感器气隙磁场的研究

为保证气隙内磁场的均匀分布,只能将集磁环式光学电流互感器气隙尺寸做得很小,或者将集磁环的气隙端面尺寸做得很大。小尺寸气隙将无法安放光学传感器件;大尺寸气隙将使集磁环结构重量急剧增加。利用Ansoft有限元软件对集磁环式光学电流互感器气隙磁场进行仿真、分析,根据磁场分布规律找出解决上述矛盾的办法,并对新结构的灵敏度和抗干扰能力进行分析。检验其对光学电流互感器整体性能的影响。从而实现集磁环式光学电流互感器的结构优化。     

全光纤电流互感器受导体偏心影响的机理

针对全光纤电流互感器受导体偏心影响的问题,在光学电流互感器传感部分的分布参数模型的基础上,建立了与之对应的全光纤电流互感器传感环分布参数模型。基于传感环的分布参数模型提出了全光纤电流互感器受导体偏心影响的产生机理,该机理揭示了全光纤电流互感器受到导体偏心影响的原因,即为传感光纤中的线性双折射和传感环上不均匀磁场的共同作用。同时,分析了被测导体偏心对测量准确度的影响,得出偏心只会影响全光纤电流互感器比差的大小而不会影响线性度的结论。实验结果与理论分析一致,表明所提出的理论和结论的正确性。     

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。     

Development of a new type of optical transducer for measuring faultcurrent

An optical current transducer has been developed capable of measuring current up to short-circuit currents of 50 kA. The optical current transducer is composed of a current measuring unit, an insulator with integral optical fibers, and an optical interface. The current measuring unit combines a winding with a magnetic iron core and a solenoid coil containing a Faraday sensor. The optical interface converts optical signals into electrical signals. Prototype optical current transducers have satisfied target performance requirements and have demonstrated the ability to maintain that level of performance in field applications     

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。     

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     

一种振膜式电流传感器

介绍了一种全新思路的电流传感器———振膜式电流传感器（FVCT）。FVCT的工作原理是基于永磁体的磁场力对电流的作用。实现方法是用一片置入电流线圈的薄膜,电流线圈分流了主导线电流,永磁体磁场力对电流的作用使薄膜振动（交流）或进动（直流）,其幅值是电流的线性函数。从低电位经光纤向高电位发射普通光束,经薄膜反射后再传回低电位,反射光的强度随薄膜的振动或进动发生变化,通过测量光强的变化得到需要测量的电流。同时,传输光纤实现了高电位与低电位之间的电气隔离。FVCT高电位无源,既可以用于交流电流的测量,也可以用于直流电流的测量,不受电压等级的限制,能真实地反映谐波和故障暂态非周期分量。原理样机初步实现了0.5级测量准确度。     

磁传感器阵列测量瞬态电流的新算法

不借助如聚磁环等辅助装置,直接利用磁传感器组来测量载流导体周围的磁场,进而反算待测电流是电力系统大电流测量的一种新思路。为了快速计算电流,尤其是电力系统中常见的瞬态电流,同时确保测量的准确性,文中研究了测量频带内磁场分布的动态特性,在时域中建立了基波电流与磁场幅值对应关系的瞬态电流计算模型。以三相矩形母排系统为例,研究了该测量模型适用的磁传感器组放置区域,并分析了误差的来源。最后利用实验验证了该模型的有效性。     

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。     

基于微电子机械系统的光学电流传感器原理与设计

光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点，但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足，MEMS作为一种新兴技术，可批量生产各种性能良好的微电子器件，该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置由Rogowski线圈、MEMS扭转微镜和双光纤准直器组成。文中介绍了器件的高压侧敏感原理和光学检出原理，给出了器件的结构参数条件、模态分析和温度补偿结果，并利用ANSYS与Matlab软件对器件的性能进行了仿真模拟和分析。理论结果表明：温度补偿后，温度变化±50K时测试误差为0.2%，400A、2000A电流下的灵敏度分别为0.001dB/A 与0.09dB/A, 说明了基于MEMS技术的光学电流传感器具有一定的研究价值。     

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     

电子式电流互感器对距离保护的影响及应用

分析了电流及电压互感器误差对距离保护造成的影响,说明电流及电压互感器的误差将引起距离保护阻抗测量的精确度降低,导致保护区缩短等问题。在此基础上,总结了传统的解决电流互感器误差及饱和问题的基本方法,如增大互感器变比,减小电流互感器的二次负荷,采用比相原理,增大数据窗等。但由于传统电磁式电流互感器存在的固有缺陷,很难从原理上根除其对线路保护造成的隐患。随着微机、光纤等技术的发展,新出现的电子式电流互感器是集电子技术和光学技术为一体的新型光学电流互感器,其高精度、高可靠性、宽频带、无磁饱和问题、抗干扰能力强等特点,决定了它将逐渐成为传统电磁式电流互感器的替代品。因此该文提出了采用电子式电流互感器作为距离保护的测量元件的建议,论证了采用光学电流互感器对距离保护起动元件、选相元件、阻抗元件及其他功能元件等带来的优越性。分析表明,电子式电流互感器将大大提高距离保护各元件动作准确率和可靠性。     

光学电流互感器的研究方向与现状

简述了光学电流互感器采用的Faraday磁光效应原理,介绍了影响光学电流互感器发展的主要难题,并指出光学电流互感器未来的两个研究方向,即寻找理想的磁光材料和简化光路结构,以及在这两方面的进展情况。