光纤陀螺中PID控制理论与试验研究

动态特性是光纤陀螺的主要性能参数之一,改善动态特性有助于提高光纤陀螺的环境适应性。光纤陀螺的闭环检测带宽主要由检测电路的带宽限制。对于采用数字闭环方案的光纤陀螺,其带宽限制主要由闭环数字控制算法决定。通过理论分析及试验验证,表明在光纤陀螺闭环控制算法中引入PID控制算法,有效提高了闭环光纤陀螺检测带宽。由于角振动台测试方法的局限性,通过采用基于Faraday效应的带宽测试方法,给出了采用PID控制算法前后,光纤陀螺频率特性的实测曲线。     

全光纤电流互感器动态特性实验研究

全光纤电流互感器(FOCT)克服了电磁式电流互感器在暂态响应方面的弱点,满足现代电力系统对电流值实时精确测量的需求。为保证挂网使用时系统动态特性稳定符合使用要求,对光纤电流互感器的动态特性进行实验研究。根据光纤电流互感器原理建立动态模型并推导出传递函数,评估FOCT的动态特性;进一步分析该动态模型中几个重要参数与闭环带宽的关系,通过实验验证了系统闭环带宽与延迟光缆长度成反比,与前向通道增益成正比。并且与影响前向通道增益的主要参数:增益调节系数、干涉光强、和采样点数同样成正比。为了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,在延迟光缆长度的选取、对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。     

全光纤电流互感器对线路保护的影响

介绍全光纤电流互感器工作原理和线路保护的基本原理,并总结了全光纤电流互感器的特点。重点分析全光纤电流互感器无饱和、高精度、频率范围宽等特性对距离分段保护及光纤差动保护的改善,以及全光纤电流互感器应用对双AD判据产生的影响;指出无介入式测量的优越性;最后阐述全光纤电流互感器随机噪声对保护产生的影响。     

基于闭环算法的光学电流互感器的暂态电流误差特性研究北大核心CSCD

基于对光学电流互感器闭环调制解调算法的数学分析,研究了闭环算法对一次电流的计算误差来源,证实闭环算法的计算误差只与一次电流的变化速率相关,并在此基础上研究了暂态电流工况下,典型光CT的误差特性,探讨了减小暂态电流误差的几类措施并进行试验验证,证实减少传感光纤匝数、缩短光路总长度以及线性度误差实时补偿均可有效修正闭环算法的计算误差,提高互感器的暂态电流精度。     

全光纤电流互感器对线路保护的影响

主要针对适用于能源互联网中的智能电力传感设备应用情况,对智能变电站调试过程中光纤电流互感器引起的线路保护动作情况进行分析。发现SF6断路器分合时产生的振动对光纤电流互感器传变特性的影响,阐释全光纤电流互感器的原理以及继电保护中突变量元件的算法。提出优化全光纤电流互感器结构的方法,以解决全光纤电流互感器与继电保护的配合问题,确保全光纤电流互感器的安全、可靠运行。同时,为智能变电站现场调试规程的制定起到指导性作用,也为智能电力传感设备在电力系统中的推广应用积累宝贵经验。     

全光纤电流互感器重采样同步算法对比研究

本文分析了线性插值算法和抛物线插值算法对电子式电流互感器重采样同步的误差影响,设计了无源电子式电流互感器重采样同步算法对比试验系统。基于全光纤电流互感器的实测数据,分别采用线性插值算法和抛物线插值算法进行重采样同步,试验结果表明:两种重采样同步算法都不影响全光纤电流互感器的噪声特性,抛物线差值算法对全光纤电流互感器准确度测试结果的影响更小。     

基于最小二乘法的光纤互感器双路温补技术

全温范围内精度超差是制约全光纤电流互感器工程化应用的主要问题之一,针对该问题分析了全光纤电流互感器的工作原理,研究了温度对测量结果的影响,结合目前全光纤电流互感器的现场应用环境,提出了一种基于最小二乘法拟合的双路温度补偿算法,并通过实验验证了补偿算法的可行性。理论分析和实验结果表明,该算法可以在-40 ℃~70 ℃的范围内,将互感器的变比误差控制在0.2%以内,可以有效改善全光纤电流互感器在全温范围内的温度性能。     

光纤电流互感器光路故障自诊断告警算法

介绍了全光纤电流互感器工作原理及光路告警原理,提出并实现光纤电流互感器干涉光强调制解调算法。在调制偏置波形的基础上,引入周期性误差量δ,通过解调算法有效解调出干涉光强大小。测试表明,干涉光强的解调能够有效反映出光纤电流互感器光路衰减、偏振态劣化、突然断裂等故障,同时误差量δ的引入并不影响原来电流大小、调制器误差量ε的解调,光纤电流互感器闭环系统仍然能够在-40 ℃~+70 ℃范围内,保持GBT20840.8标准0.2级准确度。实验结果证明了所述方法的正确性。     

全光纤电流互感器温度补偿算法探讨

与传统电磁式互感器相比,全光纤电流互感器具有测量范围大、精度高、绝缘良好等优点,但其测量精度受温度影响,文章提出了一种基于多项式拟合的补偿算法,对全光纤电流互感器进行温度补偿,并通过实验对补偿方案进行了验证。理论分析和实验结果表明,该算法改善了全光纤电流互感器在全温范围内的温度性能。     

全光纤电流互感器谐波传变特性研究

全光纤电流互感器(FOCT)理论上具有优异的谐波测量性能,但闭环控制系统以及数据处理方法限制了其测量带宽。分析了FOCT传递函数的组成,给出了系统幅频特性与相频特性的表达公式。结合电力谐波测量的要求,设计了FOCT系统主要参数并进行仿真。提出快速闭环、带宽稳定等关键技术,研制了高频测量FOCT样机。实验结果表明,在50 Hz~2 500 Hz谐波电流下,样机测量误差小于3.28%,满足电力系统电能品质测量的需求。研究结果为FOCT在电力领域宽频测量、谐波测量等应用提供参考意见。     

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,可以更好地兼容现代数字控制和保护系统,是电流互感器的重要发展方向。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。为此,文中从电路和光路两方面开展FOCT的故障树模式分析,建立覆盖FOCT整体结构的故障模式分析体系。首先,分析FOCT的结构及工作原理,并根据其回路组成划分故障;其次,提取FOCT在长期运行过程中出现的主要故障模式,对其进行原因分析和排查;然后,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;最后,结合实际案例,利用故障树对某例光源故障开展原因分析,并提出其可靠性提升措施,验证文中所提方法的有效性。研究结果可为FOCT故障分析及运行可靠性提升提供理论依据。     

光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明：使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。     

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...     

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。     

基于PSCAD/EMTDC的低压合环电流仿真

随着用户对供电可靠性要求不断提高,低压配电网的供电方式成为未来电网供电可靠性及安全性的重要因素;通过设计双公变房低压母联、邻近台区配电变压器间低压母联和配电变压器低压干线联络等供电方式,应用PSCAD/EMTDC软件建立仿真模型,改变低压合环点的上级电源、配电变压器、负荷等设备和运行参数;仿真得到低压合环电流的曲线和数据,分析合环电流大小的影响因素,合环两侧电压相角差对合环电流的影响很大;在合环冲击电流未超过线路保护装置整定的速断保护启动电流,合环稳态电流未超过线路的热稳限值,环路上的所有设备不过载前提下可进行低压合环转电操作。     

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。     

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。     

Adaptive frequency compensation for maximum and constant bandwidth feedback amplifiers

We present an adaptive frequency compensation technique providing maximum bandwidth closed‐loop amplifiers. The approach exploits an auxiliary variable gain amplifier to implement an electrically tunable compensation capacitor proportional to the feedback factor. In this manner, the closed‐loop bandwidth is kept ideally constant irrespective of the closed‐loop gain. The proposed method can be applied to any amplifier adopting dominant‐pole compensation. As an example, we designed a CMOS amplifier providing 66‐dB direct current gain and 310‐MHz gain‐bandwidth product. For closed‐loop gains ranging from 1 to 10, the closed‐loop bandwidth was found never lower than 401 MHz (noinverting configuration) and 229 MHz (inverting configuration). A similar amplifier with equal gain‐bandwidth product, but adopting the traditional fixed compensation approach, would exhibit a closed‐loop bandwidth reduced to 33 MHz (noninverting) and 30 MHz (inverting) when the gain magnitude is set to 10. The enhanced frequency performance is obtained with a 48% increase in current consumption, whereas the other main operational amplifier performance parameters remain almost unchanged compared with the standard solution. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于CEEMDAN-ZCR的光纤电流互感器非线性误差识别

针对光纤电流互感器(FOCT)漂移、变比波动等非线性误差问题,提出了一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)-过零率(ZCR)的光纤电流互感器误差识别算法。首先,利用CEEMDAN算法对光纤电流互感器输出电流信号进行分解,得到包含非线性误差特征的固有模态分量(IMF),构成原始误差向量数据集。然后,对比不同误差下的分量数量,利用ZCR算法计算不同误差下各个IMF分量的过零率指标,用于将IMF分类。最后,根据ZCR指标呈现出的特点,将IMF分量信号分为三类,并叠加重组为三个分量,构建出分解结果数量稳定的IMF分量信号,根据不同分量的特征实现误差识别。结果表明：基于CEEMDAN-ZCR的误差识别算法能够有效的识别两种误差,其中漂移误差特征主要集中在IMF中第三层,变比误差主要集中在IMF中第二层,验证了本方法的有效性。