基于混合式光电电流互感器技术的脉冲微小电流信号测量系统探析

在高电压技术中,高电位脉冲微小电流信号测量是基本技术之一。对脉冲微小电流信号进行测量,是对于使用人员的人身安全加以保护,满足设备抗干扰性能要求的必要手段。混合式光电电流互感器是电力系统重要组成设备,在这一电流互感器基础上发展而来的宽带模拟光电测量系统具有较高的稳定性,测量精确度较高,可以在极为复杂的电磁环境中对脉冲微小电流信号进行精确测量,在电力系统中具有较高的应用价值。     

新型光电互感器电路的设计

文章采用现场可编程门阵列(FPGA)技术进行光电电流互感器高压侧信号处理电路中的模数转换器控制、CRC校验码及曼彻斯特编码模块的电路设计。对A/D控制模块,CRC校验码模块、曼彻斯特编码模块及FPGA芯片内的存储器等多个功能模块进行了设计与仿真,仿真结果证明高压侧信号处理电路设计方案是可行的,能够满足光电电流互感器对数据通讯的快速性、可靠性要求。     

基于耦合Van der Pol-Duffing系统的微弱信号检测研究

传统方法检测微弱信号具有一定的困难,利用混沌振子对微弱信号敏感以及对强噪声具有良好免疫力的特性,提出基于耦合Van der Pol-Duffing振子系统检测微弱信号的新方法。对比不同参数下耦合系统的动力学行为,通过分岔图和二分法确定临界阈值,保证阈值搜索速度和阈值精度。阐述基于相图的微弱信号检测原理,通过从混沌态到周期态的转变成功检测淹没在强噪声中的微弱信号,信噪比门限达到–30 d B。同时考察不同精度幅值下噪声对系统状态的影响,不同频率信号以及相移对检测的影响。仿真结果表明,该耦合系统在强噪声条件下对微弱信号敏感,用于检测微弱信号是可行的。     

基于变形Lorenz系统和李雅普诺夫指数的微弱周期信号检测

提出了一种变形的Lorenz混沌检测系统,此系统主要具有混沌态和类周期态2种状态。利用最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统由混沌态趋于类周期态变化的量化依据,自动识别混沌系统的临界状态,更准确地判断微弱信号的存在。将互相关检测方法与混沌检测方法相结合,实现强噪声背景下微弱周期信号检测。仿真结果表明,该方法能有效地检测出强噪声中的微弱周期信号。     

微弱电流检测技术分析

微弱电流有个广为人知的定义,即小于10-6安培的电流。由于其极易为噪声淹没的特性,如何抵御噪声,如何把有用信号从噪声中提取就成为了微弱电流检测技术中克敌制胜的关键。总体说来有两种检测方法,一是I-V变换法,另一是I-F变换法。     

提高互感器校验准确度 加强供电企业线损管理

在高电压及大电流的测量中,测量器具往往无法对被测电压或电流进行直接测量,需要对电压或电流进行变换,这时便出现了互感器。互感器是为电力系统进行电能计量、测量、控制、保护等提供电流／电压信号的重要设备,其精度及可靠性与电力系统的安全、稳定和经济运行密切相关,是电力系统必不可少的设备。目前我国电力系统运行中的电流、电压互感器主要是采用电磁式电流、电压互感器和电容式电压互感器。     

浅谈光学互感器

正光学电子式电流互感器是利用法拉第(Faraday)磁光效应感应被测信号,传感头部分分为块状玻璃和全光纤2种方式。光学电子式电压互感器利用泡克耳斯效应(Pockels)电光效应或基于逆压电效应或电致仲缩效应感应被测信号,现在研究的光学电压互感器大多是基于泡克耳斯效应。光学电子式互感器传感头部分不需要复杂的供电装置,整个系统的线性度比较好。     

减小无源OCT中初始双折射影响的方法

针对无源光学电流互感器的线性双折射问题,用琼斯矩阵分析了双折射对系统输出的影响.分析了输出光退化成圆偏振情况下光学电流互感器仍能传感电流的现象,以及输出光保持线偏振条件下系统输出电压仍受线性双折射影响的现象.分析了入射光偏转角、入射光湘移与初始线性双折射对光学电流互感器输出的联合影响.结果表明,当初始双折射存在的情况下,随着入射光相移的变化,系统输出相对偏差存在极小值,且极小值对应的入射光相移随着初始双折射值而单调递增.由此提出增加入射光相移来减小初始线性双折射对系统输出影响的方法.用计算机仿真了理论计算结果,实验验证了这种方法的可行性.对改进无源光学电流互感器的性能、开发实用光学电流互感器具有参考意义.     

电流互感器10%误差曲线分析

电流互感器是变电所的主要的一次设备,它将主回路中的大电流变换为小电流信号,供计量和继电保护用.作为保护用的电流互感器,为保证继电保护在发生短路故障时能够可靠动作,会对电流互感器的测量精度提出要求.我国规程规定:保护用电流互感器的电流误差不得超过10%.本文就电流互感器10%误差曲线的意义、计算方法及应用分别作了详细讨论.     

浅谈光电流互感器实际应用现场分析与处理

随着电力系统的不断发展，特别是电压等级的不断提高，传统电流互感器逐渐暴露出自身无法克服的缺点，如体积过大，绝缘结构越来越复杂，制造难度加大，磁滞饱和，动态准确范围小，输出为模拟信号，需要布设大量电缆等问题日益突出。光学电流互感器是一种基于新型原理的电流互感器，由于采用光学特性实现测量功能，一二次全部采用光缆连接，因此绝缘简单，体积小，克服了传统互感器的磁滞和饱和。本文论述了光学电流互感器的原理、结构、运行管理模式，并结合110kV东华山智能变电站运行中一起光电流互感器引起的事故分析了光电流互感器在运行中的注意事项。     

A Method of De-noise and Harmonics Detection in Power System Based on Periodicity Analysis

A novel method of de-noise and harmonics detection is presented. Firstly, based on periodicity analysis and signals which have been detected, one minimum period signal with slight noise could be calculated. This signal is named as Standard unit-Period (SuP). Then a correction model is constructed based on SuP and 3-sigma rule, aiming to revise the rough harmonic signal. From the view of solutions, SNR could be risen about 15 dB in a high-SNR background. Furthermore, SuP could be applied to improve DFT in harmonic detection by adjusting the length of harmonic signal. It not only helps to avoid errors caused by spectral leakage effectively in particular situations, but also makes detection method run faster and more precise. At last, applications of SuP in several complex situations are simulated. It showed that SuP could deal with various coloured noise effectively, and this method could be used when the system fluctuates with changing parameters.     

一种自适应噪声抵消系统的仿真与设计

自适应噪声抵消系统是基于自适应滤波原理的一种扩展,它能从被噪声干扰的环境中检测和提取有用信号,抑制或衰减噪声干扰,提高信号传递和接收的信噪比质量。研究常用噪声消除算法,并仿真验证系统设计和所选自适应算法的可行性,最后应用DSP技术设计一个自适应噪声抵消系统,使其能消除含噪语音信号中的背景噪声,达到提高语音信号质量的目的。     

基于变尺度多稳随机共振的微弱信号检测研究

针对强噪声背景下微弱信号难以检测的难题,提出基于变尺度多稳随机共振的微弱信号检测方法。多稳随机共振系统比双稳随机共振系统具有更好的微弱信号检测能力,为强噪声背景下微弱信号的检测提供了新方法。首先对大频率信号进行尺度变换使之满足随机共振条件,将频率压缩后的信号通过多稳系统,调整参数使其发生随机共振得到信号的频谱特征,并与双稳随机共振方法得到的特征频率进行比较,仿真和实例结果均表明:相同条件下,多稳随机共振方法比双稳随机共振方法得到的频率准确,可以增强信号的幅值,有效地检测出被噪声淹没的微弱信号。     

混沌振子微弱未知信号检测方法的改进

目前普遍应用Duffing混沌振子系统检测噪声背景下微弱信号,由于其具有对周期信号敏感而对干扰信号免疫的特点,所以在检测时常常忽略噪声的影响。然而大量实验发现,系统对某些方差的噪声免疫力很低,容易造成误判。由此,在分析噪声对微弱信号检测影响的基础上,采用互相关检测器对待测信号进行处理,以此抑制噪声。对工程上不易实现的混沌阵列检测法引入实用性强的循环算法,操作简单,仿真结果精度高。     

基于非线性耦合双稳态随机共振的轴承微弱故障信号增强检测方法研究

针对滚动轴承微弱故障信号难以检测的难题,提出一种基于新型非线性耦合双稳态随机共振模型的轴承微弱故障信号增强检测方法。噪声背景下,随机共振可以实现微弱信号的增强输出,提高微弱信号特征的检测。提出的非线性耦合双稳态系统是由两个单一双稳态系统经非线性方式耦合而成,通过分析耦合系数、阻尼系数随着噪声强度改变的信噪改善比响应特性曲线图研究了不同参数对随机共振现象的影响。结果表明,耦合双稳系统比单一双稳态系统具有更强随机共振现象的产生。最后采用模型对轴承故障微弱信号进行了增强检测应用,所提出的非线性耦合双稳态随机共振能够实现在复杂的噪声背景下对微弱故障信号的检测。     

基于 FPGA 的电磁金属探伤系统及其微弱信号处理

本文介绍了一种基于FPGA的电磁金属探伤系统,该系统用于研究电磁无损检测技术在金属板损伤探测上的应用。在该电磁金属探伤系统中,传感系统提供的测量感应信号为强噪声背景下的微弱信号。为了提高信号的检测精度,本文采用信号调理电路结合FIR数字滤波的方法,将基于FPGA的电磁成像金属探伤系统中微弱的测量感应信号从噪声中提取出来,仿真实验证明,该方案能为后续信号处理环节提供一个低噪声背景下的较强的感应信号。     

Investigation of interferometric noise in fiber-optic bragg grating sensors by use of tunable laser sources

Interferometric noise in fiber-optic grating sensors isinvestigated. Interference between a signal wave and reflectedwaves causes signal fluctuation in the output that limits thewavelength detection accuracy of the sensing system. Themeasurement error limited by interferometric noise is calculated forboth reflective-type and transmission-type sensors.     

Nonstationary weak signal detection based on normalization stochastic resonance with varying parameters

The nonlinear stochastic resonance system possesses the ability of taking advantage of background noise to enhance the weak signal. It provides a new approach to detect the weak signal embedded with heavy noise. This study proposes a new varying parameter stochastic resonance employing the fourth-order Runge–Kutta numerical method as well as the normalized transformation of a bistable stochastic resonance system. The model performs well in the detection of a time-varying signal with background noise for denoising and signal recovery. We take the fitness coefficient and cross-correlation coefficient as the criteria and analyze the influence of different parameters. The simulating results indicate its availability, validity and that it generates a better performance than the traditional stochastic resonance. The method develops the area of time-varying signal detection with stochastic resonance and presents new strategy for detection and denoising of a time-varying signal. It can be expected to be widely used in the areas of aperiodic signal processing, radar communication, etc.     

Dual-trap technique for reduction of low-frequency noise in force measuring optical tweezers

High-resolution long-time force measurements by optical tweezers are often limited by low-frequency (1/f) noise. A dual-trap technique is presented that can reduce such noise in the force signal. It incorporates a second trap (a reference trap) that probes the noise in the system and it is based upon the assumption that the low-frequency parts of the noise from the two traps are correlated. A subtraction of the low-frequency signal from the reference trap from the signal from the force measuring trap will therefore yield a net signal that is significantly less influenced by noise. It is shown that this dual-trap technique can reduce the noise in the force signal up to 60% depending on detection bandwidth.     

利用间歇混沌检测含噪未知频率信号的研究

研究发现被测信号频率和干扰噪声变化都会引起间歇混沌间隔的变化,通过仿真实验分析了被测信号频率和干扰噪声对间歇混沌特征影响的相互关联关系,从理论上分析了被测信号频率和相角变化对间歇混沌特征的影响,提出了一种利用间歇混沌特征变化测量含噪未知频率信号的方法,设计了有噪声和无噪声两种环境中对声波信号频率的检测实验。实验结果显示与Duffing混沌系统相比,利用Liu-cos混沌系统间歇混沌检测含噪未知频率信号的效果更好。