全光纤电流互感器与常规电流互感器运维的对比分析

近几年,随着智能电网的建设,其先驱项目——智能化变电站的建设步伐不断加快。全光纤电流互感器以其优良的绝缘性能、克服磁饱和及测量动态范围大等优点,逐渐在智能变电站中得到了推广和应用。而设备运维管理单位对于这类电子式互感器的运维管理经验还不够丰富,且主要源自常规互感器的经验。文章以运维人员的视角对比分析常规电流互感器与全光纤电流互感器的差别,并希望通过展开分析,进一步丰富智能化变电站的运维管理经验。     

基于DSP和光纤通讯的电流采样的研究

基于DSP控制的液晶显示屏系统采用了以SED1335控制器为核心器的液晶显示模块,实时地显示采样信号的波形、频率、有效值和周期,为用户提供了温和的人机界面。对于DSP和光纤通讯的电流互感器必将具有非常广阔的应用前景。     

全光纤电流互感器检测系统的设计

介绍了全光纤电流互感器的工作原理,分析了系统光路输出信号的特点,由此提出了基于方波调制解调的数字相关检测方案,并阐述了其测量原理及实现方法。实验结果表明,系统分辨率小于1A,系统的比例因数在-40℃-60℃下变化小于0．5％。     

刻纹光纤温度敏感特性的理论与实验研究

理论分析与实验研究揭示环境温度变化对刻纹光纤中传输的光功率影响极小，表明刻纹光纤不适于直接用于温度传感测量，在应力，应变等传感测量中也可忽视温度的影响。     

高速测量型全光纤电流互感器

常规特高压直流系统对全光纤电流互感器的响应时间要求小于400μs,而在柔性多端换流站中对其响应时间要求小于100μs,这对全光纤电流互感器的信号处理速度及测量精度提出了更高的要求.本文基于全光纤电流互感器测量原理及采样对象关键特征的研究,从采样频率、闭环控制电路增益、噪声抑制、通讯带宽等方面提出了一种测量精度高、响应速...     

太阳能微功耗光纤传感式电流互感器

介绍了太阳能微功耗光纤传感式电流互感器的基本原理。该电流互感器具有微功耗的探测部分且以太阳能为其能源，从而实现了光纤传感系统的“无源”化。将其用于高电压系统电流的实时在线监测，不仅保证有较高的测试精度，而且具有可靠工作，调试容易，成本低，安装方便的特点。该系统适应性广，如果更换传感器还可进行其它参量的实时在线监测，从而为光纤传感系统的推广应用开辟了新路。     

全光纤电流互感器的调制相位扰动补偿

为了提高全光纤电流互感器中的电流测量精度,针对正弦调制方案提出了一种改进的信号解调方法.首先给出了有效调制深度的表达式,分析了有效调制深度在实际工程应用中存在的3种外界干扰来源.为了克服这些干扰,采用高次谐波分量实时解出调制深度数值,以实现调制相位的扰动补偿.实验结果表明,被测电流在200~1 500 A范围时,改进的算法使系统的抗干扰性能提高了30倍,系统测量相对偏差维持在0.2%以下,满足高精度电流测量要求.     

电流互感器的工作原理及二次回路的检验

电流互感器是一次电气回路和二次电气回路之间的连接设备。其基本作用是进行交流电流的变换,即将高压电流及低压大电流变换成适合继电保护装置、自动装置及测量仪表等工作的小电流,从而大大提高二次设备的难确性和可靠性,并实现二次设备生产的标准化,另外,互感器二次回路与一次高压系统是隔离的,保证继电器等二次设备运行及检修的安全。     

用于测量雷电流的全光纤电流传感器

雷电流测量是研究雷电的一个重要部分。为此,本文研究了一种用于测量雷电流的全光纤电流传感器。首先,介绍了光纤电流传感器的基本原理及结构组成;其次,在实验室中对该传感器的响应速度、测量精度及测量范围等性能指标进行了测试。结果表明,该传感器的响应速度为微秒级,可测量范围在1 kA~100 kA,动态范围大于40 dB,测量误差小于5%,测量波形与标准的Pearson电流探头测试波形相比一致性较好,该研究为雷电流测量提供了一种新方法。     

微光纤光学谐振器的原理与应用

由传统光纤拉锥形成的直径为几百纳米到几微米的微光纤具有大倏逝场、强光场束缚能力、高光学非线性、易于弯曲的可塑性和兼容现有光纤系统的便利性等优势,为发展小型和功能集成的全光纤器件提供了高自由度的平台。作为基础的光电子器件之一,光学谐振器在光通信、传感、信号处理、量子光学等领域具有很大的研究价值,被广泛应用。传统光学微谐振器多基于光刻技术,制备工艺条件相对复杂。而随着微光纤制备技术的成熟,基于微光纤的光学谐振器也被提出并逐步发展。微光纤光学谐振器是一种基于倏逝场耦合的近场光学耦合器件,具有低插入损耗、高精细度、易于制造以及与光纤系统良好兼容性等诸多优点,可应用于滤波器、传感器、光调制器和光纤激光等诸多领域。本文从微光纤光学谐振器的基本原理、器件制备、应用等方面介绍了该领域的相关进展。

     

Polarization-maintaining photonic crystal fiber based quarter waveplate for temperature stability improvement of fiber optic current sensor

Fiber optic quarter waveplate (QWP) is widely used in all kinds of optical fiber systems such as fiber sensing systems. Specifically, in fiber optic current sensor (FOCS) system, which is now applied in power grids to measure current and monitor operation, fiber optic QWP is a key device and has serious impact on temperature stability and accuracy of the system. We fabricated a QWP using polarization-maintaining photonic crystal fiber (PM PCF), and studied its impact on the temperature characteristic of a home-made FOCS system. We also made a QWP with conventional polarization-maintaining fiber (PMF) for comparison purposes. The measured system error of the FOCS prototype using a QWP made of PM PCF between ?40°C and 70°C was 8.45‰, which is five times smaller than with a QWP made of conventional PMF.     

光纤耦合问题的研究及球形端面光纤的应用

介绍了光源与光纤耦合的几种方法以及球形光纤的制作方法，采用射线理论分析了圆球形端面多模光纤的端面效应，给出了半导体激光器（LD）与圆球形端面光纤耦合的应用实例。实验结果表明该方法结构简单、调整方便，有实际应用的潜力。     

红外空芯光纤辐射温度计的研制及应用

为了对冲击发电机的轴套温度进行监测,设计并研制了一种新型的红外光纤辐射温度计.温度计主要由红外空芯玻璃光纤、红外探测器、放大电路及80C552单片机组成.在分析各部分实现功能的基础上,重点研究了环境温度变化对探测器的影响,并实现了数学建模.温度计的工作波长是8~14μm,测量温度范围是60~400℃,测试环境温度范围是25~60℃.利用可精确控温的实物标定炉和环境模拟箱对温度计进行了标定,测量误差小于2%.经过几个月的在线监测,取得了较好的测量结果.     

BOTDR中散射谱中心频率的ESPRIT估计算法研究

在光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统中,对光纤中各处的布里渊散射谱中心频率的估计是测量的关键,也是最为费时的环节,导致BOTDR系统难以做到快速响应。本文研究了ESPRIT算法用来估计BOTDR系统中的布里渊散射谱中心频率,并与基于快速傅里叶变换(FFT)的频率估计算法进行了比较分析。结果表明,ESPRIT算法具有与补零FFT算法配合上洛伦兹频谱拟合所得结果相近的性能。由于ESPRIT算法对数据长度的要求较低,能够在短数据长度上获得较好的频率估计性能,因此能够在保证较高空间分辨率和测量性能的情况下,提高测量速度。     

氢与光纤的物化反应对井下永久性测量的影响

用于井下永久性测量的光纤传感器,由于在高温高压等恶劣环境下会与井下物质发生各种反应从而引起光纤吸收损耗的增加.为了掌握井下永久性测量用光纤吸收损耗的增加情况,本文针对影响光纤吸收损耗的重要因素-氢与光纤的物理及化学反应进行了研究,分析了其影响机理,讨论了其对光纤测量性能及使用寿命的影响,仿真计算了氢与光纤发生的各种反应所导致的光纤吸收损耗的增加情况,得到了化学反应引起的吸收损耗增加是影响永久测量性能的主要因素的结论,并由此给出了有效减少氢对光纤井下永久测量影响的预防措施.     

光纤布拉格光栅应变与温度传感特性及其实验分析

对光纤布拉格光栅应变与温度传感特性进行了分析，理论计算了波长变化对传感系数的影响，提出了光纤光栅应变传感的温度补偿方法，并理论分析了光纤光栅温度和应变传感的耦合作用，最后，通过材料实验与等强度梁实验研究与分析了光纤光栅的应变与温度传感特性。理论分析与实验结果表明，两者吻合很好，光纤光栅的波长变化与应变和温度存在很好的线性关系，波长变化对传感系数的影响很小。     

基于多尺度一维卷积神经网络的光纤振动事件识别

针对相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)分布式光纤振动传感系统如何对振动事件进行高效准确识别的问题,本文提出了一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS 1-D CNN)的振动事件识别方法。该方法将原始振动信号经过预加重、归一化和谱减降噪的预处理操作后得到的一维信号,直接通过MS 1-D CNN实现端到端的振动信号特征的提取和识别。MS 1-D CNN在提取入侵振动信号特征时可兼顾信号时间和频率尺度,利用全连接层(FC layer)和Softmax层完成最终的识别过程,与二维卷积神经网络(2-D CNN)和一维卷积神经网络(1-D CNN)相比减少了待定参数数量。对破坏、敲击和干扰三类目标振动事件的光纤振动传感信号识别结果表明,MS 1-D CNN的识别正确率与2-D CNN相近,达到了96%以上,而处理速度提升一倍,在保持识别性能的前提下,有利于提高振动事件识别的实时性。     

SQL server的分布式光纤温度传感器校准数据采集方法

利用Lab VIEW数据采集系统平台,提出了一种采用SQL server技术访问InterBase数据库的数据采集方法.该方法先将分布式光纤温度传感器自带的GDB格式数据,以数据表的形式存入SQL Server特定数据库中,然后通过Lab VIEW数据采集系统以数组形式显示,最后将数组数据保存在Excel文件中,以便数据分析处理.运行调试结果表明,该方法对被校分布式光纤温度传感器的校准数据采集保存快速,操作分析方便,可视化效果好.     

偏振式电流传感器研究进展与展望

随着材料和技术的不断发展,偏振式光纤电流传感器的性能和精度相比过去有了很大的提升,已经能够初步满足当今的工程实际需求。回顾偏振式光纤电流传感器的发展,关键的技术逐步被突破,如温度补偿、线性双折射的抑制、变旋转率光纤、集成光波导技术以及旋转高双折射光纤的制作。基于这些新技术,一种新的偏振式电流传感器被提出。该传感器采用单模光纤进行引导,具有结构简单、精度高、成本低的优点。     

Re-evaluation of the intercept temperature for HTS current leads based on practical and economical considerations

An optimization analysis was performed to determine the intercept temperature that minimizes the net room-temperature refrigeration requirements for a binary-type HTS current lead. Two types of HTS material systems were investigated: (1) Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_x (2212) melt-cast-processed tube and (2) Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x (2223) Ag–Au alloyed powder-in-tube tape. An example analysis was performed on a conduction-cooled HTS current lead using a cryocooler. The presence of a safety lead and a background magnetic field strongly influences the optimum intercept temperature. In addition, an analysis was performed to determine the optimal intercept temperature based on economic considerations. In the economic analysis, the optimal intercept temperature is determined by minimizing the capital investment cost of the HTS current lead and its corresponding refrigeration system. It was the economic impact that the intercept temperature has on combined system cost that provided the motivation for this analysis and may be of interest for commercial applications.