自动变换次级绕组匝数的悬浮电源设计

利用小型电流互感器(CT)的感应能量为电子式电流互感器高压侧的电子电路供能具有稳定、成本低廉的优点,但是母线电流的增大使得取能装置的热耗变得不可接受,其应用受到限制。针对现有CT取能方法的不足,提出了一种简化的能够根据母线电流大小自动变换取能CT二次绕组的设计方法。根据不同的电压范围控制由电压比较器、场效应管和继电器组成的迟滞电压比较电路,并完成相应二次绕组的转换。实验结果表明该方法能有效降低母线电流增大产生的热耗,简化继电器的控制方法,提高系统的稳定性。

光学电流互感器的关键技术

通过对光学电流互感器(OCT)的2种主要类型磁光电流互感器(MOCT)和光纤电流互感器(FOCT)的原理介绍和详细分析,指出MOCT的光学传感头加工、测量受光功率波动的影响,分析了FOCT光纤器件的非理想偏振特性,以及光纤材料的Verdet常数的补偿等关键技术和存在问题。MOCT、FOCT共同存在小电流测量时信噪比较低的问题。

电子式直流电流互感器测量偏差故障分析

分析一例电子式直流电流互感器测量偏差造成的直流闭锁故障,对电子式直流电流互感器的信号回路设计提出了改进建议。

Rogowski电流互感器的积分器技术

为还原出Rogowski线圈的输出信号中的电流信号 ,介绍了理想的和改进的模拟积分器以及 3种数字积分器的设计方案 ,其误差来源分析表明 :模拟积分器只适用于测量低频大电流或高频小电流 ,数字积分器适合测量低频小电流 ;采用ADE775 9芯片实现硬件积分性能最好 ,能满足准确度 0

一种基于FPGA技术的电子式互感器接口实现新方法

电子式互感器的应用对提高电力系统尤其是继电保护的可靠性具有重要的创新意义,与保护、测量装置的接口是需要重点研究及解决的问题。文中介绍了连接电子式互感器与保护、测量设备的合并单元及其功能模型,分析了合并单元与电子式互感器接口通信具有多任务并行处理等特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现此接口的新方法。利用FPGA可完成合并单元对多路电子式互感器数字化输出进行接收和循环冗余校验的并行处理功能,通过调用FPGA的先进先出(FIFO)库能实现发送报文前对各路数据的正确排序。这种方法对于推动电子式互感器在厂站自动化中的应用,具有工程实用价值。

光电互感器的应用及接口问题

介绍了正在走向实用的光电电流、电压互感器的工作原理 ,指出了光电互感器与传统互感器输出接口的不同之处。根据所研制的光电互感器和 IEC标准 ,就光电互感器的模拟式、数字式和光学式 3种输出形式 ,提出了测量仪器和微机保护装置与光电互感器接口的一些建议。认为光电互感器通过数字式特别是光学式标准接口与二次测量和保护装置相连 ,不仅能简化二次测量和保护装置 ,而且便于组成光纤局域网 。

一种提高光学电流互感器温度稳定性的新方法

光学电流互感器的温度稳定性差是阻碍其实用化的主要原因。提出了一种新的基于比较测量法的温度补偿方法——比较式OCT,它通过引入永久磁铁产生的恒定参考磁场,将被测电流磁场与参考磁场进行比较,得到与温度影响因子无关、而仅与被测电流大小有关的最终输出,实现了对影响OCT温度稳定性的两个主要因素——Verdet常数和线性双折射的同时补偿。针对比较式OCT解调的特殊要求,设计了双输入双输出的传感头结构。对比较式OCT的温度试验证实了比较补偿法的有效性。

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。

Sagnac型光纤电流互感器变比温度误差分析与补偿

为提高互感器的测量准确度,基于光路系统的琼斯矩阵模型,推导出了互感器归一化变比的数学表达式,并对其中的温度敏感参数进行了分析,结果表明:圆双折射不产生变比误差,足够大的圆双折射可以抑制线性双折射随温度变化造成的变比误差;相位延迟和温度系数满足一定条件的1/4波片,可以减小Verdet常数随温度变化造成的变比误差。通过螺旋缠绕传感光纤引入圆双折射来抑制线性双折射的影响,并对互感器的变比按敏感头的温度进行分段线性差值补偿,减小了变比误差。实验结果表明:在-30～70℃范围内,补偿前后互感器的变比误差由0.84%减小到0.22%,验证了补偿方法的适用性和有效性。

光纤电流互感器λ/4波片温度误差补偿

λ/4光纤波片温度位相差误差是光纤电流互感器最主要误差源之一。本文研究偏振光在非理想波片处偏振态的变换过程,分析波片位相差温度稳定性对互感器测量准确度影响机理,导出波片温度误差模型。在互感器闭环信号检测方案基础上,通过不等占空比方波相位调制,展宽零相位差干涉尖峰值;进而应用第二A/D转换器,提取干涉结果中直流信息,以此设计波片温度误差补偿方案。实验结果表明,通过补偿,在?40～60℃范围内,互感器测量电流比变化量从±0.75%降低到了±0.25%。

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能够满足0.2s级测量用电子式电流互感器的温度循环准确度要求。

消除振动敏感性与温度漂移的光纤电流互感器

振动敏感性和温度漂移是基于法拉第效应的光纤电流互感器的两大缺点,限制了其在恶劣环境下的工程应用。为此设计并验证了一种消除振动敏感性与温度漂移的新型光纤电流互感器。采用双线绕法绕制光纤线圈;在线圈的传感光纤中点处耦合一个半波片;将位于传感线圈输入端口的一个1/4波片的耦合角度旋转90°。使用琼斯矩阵方法分析了新互感器对振动敏感性和温度漂移的消除。使用低频振动实验台和高低温箱的实验结果表明,新型的光纤电流互感器能够在外界振动频率10～400Hz、振动加速度0～20g(g为重力加速度)的环境下稳定测量100～1000A的电流,系统线性度良好,相对偏差不超过±0.2%;在-50°C～50°C温度范围内基本消除了温度漂移。该互感器结构简单、精度高、抗干扰能力强,为光纤电流互感器的设计提供了新思路。

集磁环式光学电流互感器的结构优化

集磁环式光学电流互感器(OCT)利用磁光材料的法拉第磁光效应进行电流测量。根据安培环路定律,集磁环式OCT将磁场集聚在光学材料附近,通过对光学材料的磁场测量能近似反映整个闭合回路的磁场情况,进而反映电网的电流信息。因此,集磁环结构的设计对传感头的测量效果起关键作用。通过建立集磁环式OCT磁路的数学模型,阐述其工作原理和基本特性,其中包括灵敏度特性、磁特性和抗干扰特性。将这3种基本特性作为优化集磁环式OCT性能的指标,利用Ansoft有限元仿真软件对互感器的结构进行优化,确立了最佳优化尺寸。优化后的集磁环式光学电流互感器精度达到0.2级设计要求。

闭环全光纤电流互感器相位差的计算与测试

电流互感器相位差直接影响电能计量准确度。根据闭环全光纤电流互感器工作原理,得出光路与电路的硬件时间延迟以及闭环系统相频特性是形成相位差的主要原因。依据闭环互感器硬件延时特点和系统数学传递函数,计算相位差的理论大小。设计相位差检测装置,通过测试互感器系统的正弦响应和阶越响应,实测出相位差大小的同时,验证了理论计算结果的正确性。得出了系统对工频电流响应的相位差大约是1°,相位误差小于8分的结论。

光源功率衰减对闭环光纤电流互感器变比影响研究

通过分析光源功率、中心波长、传感光纤Verdet常量,以及闭环光纤电流互感器变比之间的关系,结合测试数据,证明了中心波长漂移是光源功率衰减引起闭环互感器变比变化的主要原因.提出了一种通过提取光路干涉结果中直流信息,修正闭环互感器数字输出的方法,实现光源功率衰减引起的互感器变比误差补偿.实验结果表明,在出光功率衰减程度相同的情况下,闭环互感器变比变化量从补偿前的1.53%降低到了补偿后的0.45%.

基于法拉第磁光效应的光学电流传感器电气特性研究

研究了基于法拉第磁光效应的光学电流传感器的电气特性。根据马吕斯定律,仿真分析了起偏镜与检偏镜光轴之间的夹角、交变电流引起的交变法拉第旋转角的幅值对此种光学电流传感器交流响应波形的影响,以及响应的幅值特性和频率特性。通过对此种光学电流传感器电气特性的研究,为实验中出现的问题提供了解决思路,同时也为磁光介质的参数确定提供了依据。仿真和部分实验结果表明此种光学电流传感器在合适参数下具有较好的响应波形以及幅值、频率特性。

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。

全光纤电流互感器温度性能优化方法

论述了全光纤电流互感器(FOCT)的光路结构及其工作原理,分析了温度对FOCT性能影响的几个因素和特点:线性双折射会对光纤传感头的温度特性造成比较大的影响,圆双折射具有抵消线性双折射的特点;传感光纤Verdet常数受温度的影响,与温度具有线性关系;1/4波片误差造成的影响与温度也具有线性关系。提出了综合解决FOCT温度影响的方法:通过把传感光纤绕制成螺线管增大圆双折射,减小线性双折射,从而减少温度的影响;通过调整1/4波片参数,在温度变化时,使其引入的误差正好补偿Verdet常数受温度影响造成的误差。试验结果表明,采用该方法的FOCT温度性能良好,已经可以满足数字化变电站实际应用的需求。

混合式OCT高压侧电路的供电方式

光电电流互感器是当前国内外研究的热点 ,混合式光电电流互感器 (HOCT)的高电压侧电路供电问题是其研制技术的一个难点和关键。文中介绍了 HOCT的原理、基本结构以及高电压侧电路供电的几种方式 。

调制器调制系数对光纤电流互感器测量精度的影响

叙述了采用集成光学调制器的光纤电流互感器的工作原理。在此基础上分析了集成光学调制器调制系数随温度变化对光纤电流互感器测量精度的影响,对其产生的测量误差进行了仿真。在四态波调制的基础上,提出了对调制系数引起的调制通道增益变化进行补偿的反馈控制方法,有效降低了调制系数变化引起的测量误差。试验结果与理论分析一致,表明该方法有效。该方法同时还可以有效减小调制器调制系数随时间长期变化对光纤电流互感器测量精度的影响。