反射式Sagnac型光纤电流互感器的关键技术

给出了反射式Sagnac型光纤电流互感器（RS-FOCT）检测相位差与传感光纤Verdet常数及线性双折射、1/4波片相位延迟、相位调制器尾纤偏振串音和延迟光纤偏振串音等参数的定量关系,确定了它们的温度相关性是造成户外型RS-FOCT变比误差的主要原因,并采用传感光纤螺旋绕制、变比误差自补偿、降低相位调制器和延迟光纤偏振耦合等方法加以抑制。分析了RS-FOCT偏振非互易误差的产生机理,提出了偏振器尾纤快轴通光消除非互易波列相干性的误差抑制方法。实验结果表明:在-40～60℃范围内,敏感环路温度变化时变比误差不超过±0.2%;相位调制器、延迟光纤温度变化造成的变比变化量分别由1.828%和5.96%减小到0.283%和0.0531%;偏振器输入尾纤温度变化引起的互感器输出准周期振荡被抑制。     

反射式Sagnac型光纤电流互感器的关键技术

给出了反射式Sagnac型光纤电流互感器(RS-FOCT)检测相位差与传感光纤Verdet常数及线性双折射、1/4波片相位延迟、相位调制器尾纤偏振串音和延迟光纤偏振串音等参数的定量关系,确定了它们的温度相关性是造成户外型RS-FOCT变比误差的主要原因,并采用传感光纤螺旋绕制、变比误差自补偿、降低相位调制器和延迟光纤偏振耦合等方法加以抑制。分析了RS-FOCT偏振非互易误差的产生机理,提出了偏振器尾纤快轴通光消除非互易波列相干性的误差抑制方法。实验结果表明:在-40～60℃范围内,敏感环路温度变化时变比误差不超过±0.2%;相位调制器、延迟光纤温度变化造成的变比变化量分别由1.828%和5.96%减小到0.283%和0.053 1%;偏振器输入尾纤温度变化引起的互感器输出准周期振荡被抑制。     

闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究

介绍了一种电力输变电网络适用的光纤电流互感器,给出了一种基于DSP+FPGA的数字闭环信号检测方法,分析了互感器光路系统主要误差源及其相应抑制措施。依据电子式电流互感器标准IEC 60044-8,设计了互感器样机的各种准确度实验。实验结果表明:在-40～60℃范围内,样机对直流和交流电流的测量变比误差均小于±0.2%;室温条件下,直流电流测量变比误差小于0.1%,系统相位延迟约129.6′;工频电流15次以内谐波测量准确度优于0.2%,51次以内优于0.5%。研制的光纤电流互感器样机计量精度已经达到实用化要求。     

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。     

基于三次样条插值理论的电子式互感器数据同步

介绍了电子式互感器的数据同步问题,并对线性插值和二次插值的同步算法进行分析,指出线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和二次插值算法在低采样频率下误差改进不明显。提出了基于三次样条插值理论的同步算法,并进行了误差的理论分析和数值仿真计算。理论误差分析表明,该算法相比较于线性插值算法和二次插值算法,误差值至少降低2个数量级;数字仿真验证显示,每周期48点采样时,稳态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.000 38%,暂态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.005%,采样值误差均降低2个数量级以上。在包含基频量和高次谐波电量的二次设备中,该算法可降低各采样点的相对误差,方法误差精度均可满足IEC60044标准规定的电子式互感器的误差要求,即稳态测量精度0.2级和暂态分量最大瞬时值误差小于±1%。     

通过插值实现光纤差动保护数据同步的研究

介绍了一种通过插值法实现光纤差动保护数据同步的方案,该方案通过设计紧凑的通信帧,实现每个采样间隔传送一次采样值,采样值通过插值法在对侧实现同步,从而无需调整采样时刻的同步过程.分析了插值法产生的误差及该方案的优缺点.采样率为24点/周时,插值采样值误差最大为0.9%,幅值误差最大为1.0%,相位误差最大为1.1°.认为插值法对绝大多数只反应基频量的保护而言,方法误差完全可满足精度要求,但它不适用于要求包含高次谐波电流的保护原理.该方法在未来线路CT使用电子式互感器时,更具使用价值.     

通过插值实现光纤差动保护数据同步的研究

介绍了一种通过插值法实现光纤差动保护数据同步的方案,该方案通过设计紧凑的通信帧,实现每个采样间隔传送一次采样值,采样值通过插值法在对侧实现同步,从而无需调整采样时刻的同步过程。分析了插值法产生的误差及该方案的优缺点。采样率为24点/周时,插值采样值误差最大为0.9%,幅值误差最大为1.0%,相位误差最大为1.1°。认为插值法对绝大多数只反应基频量的保护而言,方法误差完全可满足精度要求,但它不适用于要求包含高次谐波电流的保护原理。该方法在未来线路CT使用电子式互感器时,更具使用价值。     

Sagnac式光纤电流互感器的光波偏振特性建模及误差特性分析

Sagnac式光纤电流互感器要求光波具有特定的偏振特性。起偏器、波片、保偏光纤主轴熔接等因素均会引起光波偏振误差,非理想的偏振光波导致互感器干涉信号串扰。围绕Sagnac式光纤电流互感器偏振误差特性,采用琼斯矩阵建立光纤电流互感器光波偏振模型,分析光纤电流互感器中线偏振态及圆偏振态演变过程;以光纤电流互感器光波偏振模型为基础,研究光波偏振器消光比、保偏光纤主轴熔接角以及波片相位延迟角对光纤电流互感器光波偏振及性能的影响。     

一种新型一体化电压电流互感器及其分析

针对电子式电流互感器的供电电源问题,在分析现有电源解决方案优缺点的基础上,提出了一种基于电容式电压互感器的一体化电子式电压电流互感器。重点研究了这种一体化电子式互感器的电容分压器式供电电源,通过理论分析,提出这种互感器电压测量部分的幅值误差和相位误差的计算方法,给出了以满足相位误差和幅值误差为目标,进行互感器主要元件参数选择的具体计算公式。依据给出的计算公式和方法,对一台要求幅值误差0.2%、相位误差10’的220 kV互感器的主要参数进行了设计,并通过大型商用电路分析软件OrCAD对设计结果进行了仿真验证,仿真结果表明设计能够满足精确度要求。     

互感器的现场校验方法探讨

1互感器校验仪测量原理 1．1互感器校验仪 互感器校验仪是用比较法测量被检互感器与标准互感器二次电压或电流幅值误差与相位误差的仪器，测得的幅值误差用二次电流、电压量的相对误差（％）表示，相位误差用min（分）或rad（弧度）表示。互感器校验仪从使用方法上可分为直接比较型和间接比较型两类。直接比较型只能比较两个额定参数相同的电流、电压量，间接比较型可以比较两个额定参数不同的电流、电压量。     

一种新型全数字闭环光纤电流互感器方案

介绍了一种新型的基于全数字闭环检测的在线Sagnac型光纤电流互感器方案。该检测方案以数字信号处理器（DSP）为核心,采用方波调制方案,并通过数字阶梯波反馈实现闭环检测。文中对闭环互感器的变比计算进行了分析。实验结果表明系统的百分电流误差在-40 ℃～60 ℃温度范围内可以达到0.5％的准确度,且相差小于30′,基本满足了实际应用的要求。     

电子式互感器数据同步的研究

在介绍电子式互感器实用结构与IEC60044-8规定的电子式互感器通用结构方式的基础上,分析了电子式互感器(electronic current/voltage transformers)同步问题的几个层面:间隔、关联间隔、关联变电站和广域系统。介绍并分析了IEC60044-8标准提出的同步脉冲法数据同步与插值法数据同步的各自适用范围与优缺点。对线性插值法作了误差分析与数值仿真计算,认为线性插值法对绝大多数只反应基频量的二次设备而言,方法误差可满足精度要求,但它不适用于要求包含高次谐波电量的二次设备。建议在采用线性插值法进行数据同步时,取48点/周或80点/周的采样率。     

全光纤电流互感器的准确度校验

介绍了全光纤电流互感器的工作原理,根据IEC 60044-8:2002标准,建立了校验系统来校验全光纤电流互感器的准确度。实验结果表明,室温条件下,在额定电流1%~120%下所测得的比值误差与相位误差均满足要求;-40~80℃的温度范围内,在额定电流下所测得的比值误差在±0.2%之间,相位误差在±10′之间,达到了0.2S级准确度的要求。     

全光纤电流互感器温度误差分析与温度误差补偿

全光纤电流互感器(FOCT)温度误差的主要来源是λ/4波片引起的温度误差和传感光纤维尔德常数引起的温度误差。通过综合分析环境温度对λ/4波片和维尔德常数的影响,推导出了总的温度误差与λ/4波片引起的温度误差和维尔德常数引起的温度误差之间的关系,利用曲线拟合的方法得到了λ/4波片相位延迟角初始值的合理取值为86°,搭建了FOCT温度误差测试系统对理论分析结果进行了试验验证。理论分析结果和试验测试结果都表明当λ/4波片的初始相位延迟角为86°时,在绝大部分温度变化范围内电流测量值的相对误差都小于0.2%的误差极限,实现了FOCT的温度误差补偿。     

反射式光纤电流互感器光波偏振态相互转换过程中的误差特性

反射式光纤电流互感器是建立在光波偏振理论基础上的光学精密仪器,光波线偏振态与圆偏振态相互转化过程中/4波片、光纤感应头、反射镜等关键部件均会导致光波偏振误差。非理想的光波偏振特性引起光波偏振态随机耦合误差,造成偏振光波之间的串扰,导致光纤电流互感器测量精度误差。针对光纤电流互感器光波线偏振态与圆偏振态相互转化过程中的光波偏振误差特性,采用庞加莱球理论及Jones矩阵建立光纤电流互感器光波偏振模型,分析光纤电流互感器中线偏振态及圆偏振态演变过程;以光纤电流互感器光波偏振模型为基础,研究/4波片、90°相位延迟、传感光纤双折射、反射相位等主要环节对光纤电流互感器测量精度及线性度的影响,仿真并量化各种误差对R-FOCT性能的影响。     

电子式电流互感器温度特性分析

环境温度变化会影响电子式电流互感器的测量准确度,在研制过程中需对其温度影响准确度特性进行分析.根据一种基于低功率电流互感器(LPCT)的电子式电流互感器系统各组成部分的功能特点,推导出LPCT及高压侧信号处理电路的温度特性表达式.对研制出的220kV电子式电流互感器样机进行了型式试验,结果表明,所研制的样机满足IEC 0.2级测量准确度要求,在-25～50℃温度变化范围内电流比值误差(简称比差)小于±0.1%,相位误差(简称角差)小于4'.试验结果验证了温度特性分析的有效性.     

基于数据相关性分析的全光纤电流互感器误差状态在线评估方法研究北大核心CSCD

全光纤电流互感器是特高压输电系统中电流测量的关键设备,复杂的物理结构导致其测量误差易受多种因素的影响,稳定性较差。常规的误差检测方法是定期利用标准互感器进行比对测试,无法及时发现误差状态的劣化趋势,且经济性较差。针对这一问题,文中提出了一种基于相关性分析的全光纤电流互感器误差状态评估方法:采集换流站同一测量点下三台全光纤电流互感器的测量数据,在电气物理相关性的约束下,针对全光纤电流互感器的测量数据进行主元分形,将误差评估映射为Q统计量的变化分析。数据分析表明,文中提出的方法可实现全光纤电流互感器测量误差的实时评估,评估精度最高可达0.2级。     

全光纤电流互感器温度误差研究

温度是影响全光纤电流互感器(FOCT)输出稳定性和长期稳定运行的主要因素之一。针对FOCT的温度误差问题,根据光纤中的相位延迟,结合FOCT的反射式Sagnac光路结构的互易性,提出了FOCT的温度误差数学模型,指出FOCT的温度误差不仅与温度偏移量相关,还与温度在某温度下的变化率相关。通过试验和仿真对该FOCT温度误差数学模型进行验证:在试验温度范围中,温度的偏移量绝对值与比差绝对值近似线性相关,并且温度变化率较大时,比差绝对值也相对较大。最后,通过温度拟合曲线补偿,使FOCT温度误差满足0.2级准确度的要求。     

高精度光学电压互感器技术及应用

主要介绍了0.05级高精度光学电压互感器的技术方案、关键技术以及装置的实现。目前,该装置已经通过了国家高压电器质量监督检验中心的精度试验,准确级达到0.05/3P;光学电压互感器作为标准源已在广西钦州排岭220 k V智能变电站挂网应用,实现了对榄坪II线A相电子式电压互感器的在线校验,校验数据通过MMS网络向后台发布,结果表明,被校电子式电压互感器与标准光学电压互感器比值误差小于0.2%,相位误差小于10′,满足0.2级准确度要求。     

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.