FOCT在新一代智能变电站中的应用与分析

介绍了全光纤电流互感器(FOCT)测量原理及其技术特性,结合FOCT在新一代智能变电站中的应用情况,对FOCT在实际应用中存在的问题作了分析,并给出主要解决措施和建议,最后对FOCT这类电子式互感器的应用前景进行展望。     

全光纤电流互感器现场运行误差特性研究

为分析全光纤电流互感器(FOCT)的误差特性,建立了FOCT在线测试系统,采集FOCT现场运行数据,并与标准电流互感器所测数据进行对比,分析FOCT比差、角差随一次侧电流变化的误差特性。结果表明FOCT角差能够达到0.2S级测量精度,而比差却远不能满足精度要求。     

基于正交双路光纤电流互感器暂态信号处理

提出利用正交双路光纤信号传输的处理方法,满足了光纤电流互感器在电力系统暂态保护应用中的实时处理要求。论述了磁光式光电电流互感器(MOCT)系统的原理,其中普通MOCT系统通过测量载流导体周围线性偏振光偏振面的旋转角度,间接测量出导体中的电流值;正交双路MOCT系统不是用信号滤波的方法得到交/直流信号,而是直接用正交双路信号的信息进行数字信号处理,得到偏转角度,从而获得导线电流值。基于Matlab的仿真实验说明正交双路MOCT系统测量和监控高压输电线中传输电流的方法实时性强、延迟小、精度高。     

光纤电流互感器控制模型及误差特性仿真

光纤电流互感器(FOCT)以Faraday磁光感应原理为基础,通过采用高速信号处理单元及电光相位调制器构建数字闭环反馈系统,实时测量光波环路中非互易性相位信息,从而获取被测外部电流信息。FOCT克服了电磁式电流互感器在暂态响应等方面的局限性,满足现代电力系统对电流值实时准确测量的需求。通过分析FOCT功能结构及信号传递过程,建立FOCT的数字闭环反馈模型,推导FOCT的传递函数,构建Lab VIEW仿真系统。进而评估幅频特性、相频特性和阶跃响应等动态特性,分析FOCT在光纤匝数、渡越时间和温度等影响因素下的动态测量能力。仿真结果表明,系统带宽与光纤匝数呈正相关关系,与渡越时间呈负相关关系,与温度呈正相关关系。为光纤电流互感器在设计和实际使用中保证一定的动态性能,在光纤匝数的选取,信号处理器的选取等影响系统前向通道增益各参数的选择等方面,提供了理论基础和参考依据。     

电力系统用光电电流互感器的发展

随着现代电力系统的发展 ,传统的电磁式互感器暴露出越来越多的问题 ,而光电互感器为这些问题的解决带来了答案。光电电流互感器可以分为两类 :一类是全光电式电流互感器 (MOCT) ;另一类则为混合式光电电流互感器 (HOCT)。分别介绍了这两种互感器的原理及结构特点 ,并分析了这两种互感器在研究中遇到的主要技术难点。光电互感器的应用必将推动电力系统测量和保护的发展     

基于Allan方差理论的光纤电流互感器运行状态诊断

光纤电流互感器(FOCT)克服了传统电磁式电流互感器在暂态响应、绝缘等方面的弱点,满足现代电力工业对电流值实时精确测量的需求。为了确保电流互感器在准确测量电流参量的同时,具有低故障、高可靠性的特点,急需开展光纤电流互感器状态诊断技术研究。通过分析光纤电流互感器测量数据的时域及频域特征,建立关键部件物理特性与互感器数据特征之间的对应关系,构建基于Allan方差的光纤电流互感器状态诊断分析模型,根据Allan方差计算结果诊断互感器状态,并实现自身故障定位。仿真结果表明:基于Allan方差的状态诊断方法准确有效,可在无附加硬件设备、互感器不停电的条件下,实现光纤电流互感器的在线监测和状态诊断。     

全光纤电流互感器白噪声特性及对测试的影响研究

白噪声是全光纤电流互感器(FOCT)的一种固有特性,使小电流下FOCT的即时电流波形显示较多毛刺的视觉效果。文中分析了FOCT白噪声来源和表征方法,研究FOCT在零输入电流下的白噪声统计特性,分析其在不同一次电流下的数据时域及频域特性,表明FOCT白噪声符合均值为零的正态分布,噪声大小与一次侧输入电流大小无关。在此基础上,深入研究白噪声对FOCT测量结果造成的影响并给出减小该影响的方法。     

光纤电流互感器噪声特征及建模方法研究

针对光纤电流互感器(FOCT)的随机噪声问题,借鉴光纤陀螺(FOG)的性能分析方法,分析FOCT的结构及原理,系统地探讨FOCT随机噪声的种类、噪声误差因素及噪声误差抑制措施.结合FOCT噪声所体现出的时域相干性及频域特征,引入Allan方差分析法及建模理论,辨识并量化FOCT的各项噪声误差,全面地评价FOCT性能.Allan方差分析法及建模理论在FOCT数据处理中的应用结果表明,FOCT输出数据中体现了角度随机游走、偏值不稳定性等不同特征的随机噪声,同时证明了Allan方差噪声建模理论在FOCT噪声特征分析方面的可行性.     

全光纤式光学电流互感器技术及工程应用

介绍了全光纤电流互感器（FOCT）的基本原理、主要特点,并与罗氏线圈、磁光玻璃式电流互感器进行了较为详细的对比。分析了FOCT的广泛应用对继电保护带来的有利影响,还分析了FOCT在工程应用中所面临的主要问题,并提出了解决措施。     

船用光纤电流互感器冲击试验误差分析

对于船舶环境来说,因各类原因而产生的冲击对光纤电流互感器(FOCT)的影响不可忽略.分析了冲击对直波导共线型光纤电流互感器的影响,基于胡克定律和弹光效应建立了光纤延迟环在冲击机械应力作用下非互易性相位误差产生的数学模型,在模型中引入了机械平台固定部分的简谐受迫振动分析,并根据相关标准对FOCT样机进行了冲击试验,试验结果证明了误差数学模型的正确性,对分析补偿光纤电流互感器的冲击误差具有重要的意义.     

基于故障树分析法的全光纤电流互感器可靠性研究

全光纤电流互感器（FOCT）具有体积小、绝缘简单、无磁饱和等优点,并能更好地兼容现代数字控制和保护系统,成为电流互感器的重要发展方向。然而,目前FOCT长期运行可靠性较低,严重制约了其在数字化变电站中的推广应用。本文从电路和光路两方面全面开展了FOCT的故障树模式分析,建立了覆盖FOCT整体结构的故障模式分析体系,提取出FOCT长期运行过程中出现的主要故障模式,构建了完整的FOCT故障树,对其故障模式进行原因分析和排查,从方案设计、元器件筛选和施工工艺方面提出可靠性提升措施,并结合实际案例对所提方法进行了应用验证。研究结果可为FOCT故障分析及运行可靠性提供理论依据。     

正弦波调制的全光纤电流互感器故障机理分析

正弦波调制的全光纤电流互感器(FOCT)在直流输电工程中得到了广泛应用,但其在实际运行中故障率远高于电磁式电流互感器,严重威胁电网的安全运行。为研究FOCT的故障机理,建立了FOCT输出信号模型,分析了其调制、解调的基本方法,给出了计算被测电流时所用信号处理方法的影响因素,指出FOCT的光回路及调制回路通过改变探测器输出信号中二次谐波分量的大小而影响FOCT的工作状态,当两回路参数的改变造成二次谐波幅度低于FOCT检测要求时将导致其出现测量故障,并据此将FOCT的故障划分为光回路故障和调制回路故障。仿真计算了光回路和调制回路对二次谐波影响的基本规律,并给出了2种故障的特征差别。最后,开展了FOCT的光回路和调制回路故障模拟试验,试验结果验证了理论分析的正确性。     

磁光式电流互感器相对误差影响因素分析

通过对基于改进型双光路检测法的磁光式电流互感器(MOCT)工作原理的研究,指出MOCT输出信号受工作波长波动及起偏器与检偏器透光轴交角误差的影响。分析了MOCT输出信号满足IEC60044-8标准中0.2级和0.5级准确度要求时,不同工作中心波长情况下工作波长改变量和透光轴交角误差的变化范围和趋势,分析表明,MOCT可承受的工作波长变化范围随着工作中心波长的增大而增大;一次侧额定电流为100 A小电流时,工作中心波长的改变对MOCT可承受的透光轴交角误差范围影响不明显,一次侧额定电流为2000 A大电流时,影响较明显。研究了输出信号相对误差与工作波长改变量及交角误差的关系,研究表明输出信号相对误差与工作波长改变量呈线性关系,与交角误差呈非线性关系。     

全光纤电流互感器的温度误差补偿技术

分析了全光纤电流互感器（FOCT）温度误差的主要来源,理论计算了温度变化下光纤λ/4波片与维尔德（Verdet）常数引入的误差,提出了一种温度误差补偿技术。通过在制作光纤λ/4波片时选择合适的初始相位延迟角,使λ/4波片引入误差与维尔德常数引入误差正好相反,从而达到相互补偿的目的。试验结果表明,通过补偿,FOCT能够满...     

利用光纤技术测量电流

介绍了光纤电流互感器的特点,与传统的互感器相比它的测量准确度高、暂态性能好、绝缘 结构简单、尺寸小、造价低、升级性好。光纤电流互感器可分为两大类,一类是光电式电流 互感器;另一类则为磁光式电流互感器。分别介绍了这两种光纤电流互感器的原理及结构特 点,认为将光纤技术与微机技术有机地结合起来,应用于电力系统,尤其是变电站综合自动 化系统,前景广阔。     

全光纤电流互感器关键器件故障模式分析

以全光纤电流互感器的光学和电学器件为研究对象,阐述了系统工作原理及结构组成,通过故障模式影响及危害性分析和故障树分析两种方法对系统进行了可靠性分析,参考互感器在变电站中的应用实例确定了系统的关键器件故障模式,构建了系统光路单元的故障树,根据故障风险优先级数的大小,确定了设计薄弱环节并提出了改进措施,可降低系统关键器件发生故障的风险。针对全光纤电流互感器的实际故障案例进行了分析,验证了系统可靠性分析方法的有效性。     

基于正弦波调制的光纤电流互感器传感环误差分析

传感环由λ/4波片、传感光纤和反射镜组成,它是光纤电流互感器(fiber optical current transformer,FOCT)中最重要的传感部分,因此也是FOCT最主要的误差源之一。针对正弦波调制系统中的传感环做误差分析,引入比例因子来衡量误差对系统的影响。指出:λ/4波片的45°熔接误差和相位误差对比例因子的影响是余弦关系。对传感光纤引入的误差分析显示:传感光纤的圆双折射越大、线性双折射越小,对比例因子的影响越小。相关实验也与理论分析基本吻合。     

正弦波调制FOCT调制回路故障对探测器输出特性影响

为探究全光纤电流互感器(fiber optical current transformer,FOCT)调制回路故障对探测器输出信号影响,便于故障预测与故障诊断,文中首先建立包含光电回路相位延迟的正弦波调制FOCT输出信号数学模型,给出调制深度与驱动电压、二次谐波、四次谐波的数学关系式,分析定目标值调制器闭环调制、解调的基本方法。在此基础上通过建立数学模型分析调制深度对探测器输出光强峰值、平均光强、二次谐波、四次谐波的影响。据此提出发生调制回路故障时调制深度降低是导致探测器输出信号异常的关键因素,探测器输出平均光强增大、四次谐波降低、二次/四次谐波比值增加应作为调制回路故障的典型特征。最后开展实际FOCT模拟试验证明理论研究的有效性。