Signal processing for all fiber optical current transducer

The work principle of all fiber optical current transducer (AFOCT) was introduced. By analyzing the characteristic of photo-detector's output, a measurement and signal processing scheme based on sine wave modulation and demodulation was put forward for eliminating the influence of light intensity change and modulation degree change. A digital signal processing system and a calibration scheme were also advanced. The experimental data show that the mean ratio error is 0.016 74% for direct current and 0.035% for alternating current, and the correlation coefficient of linearity is up to 0.999 982 4, meeting the precision requirement of 0.2 grade. Stability experiments and temperature drift experiments show the AFOCT has a better stable capability.

光学电流传感消抖卡尔曼本征信号高精度提取方法研究

本征信号是光学电流传感长期运行稳定性和高精度测量的重要性能参数。目前,传统方法如双光路法并不能消除本征信号的抖动,对光学电流传感高测量精度产生消极影响。为此,提出了光学电流传感消抖卡尔曼本征信号高精度提取方法来对本征信号进行消噪处理。首先对光学电流传感的噪声特性以及光路结构进行分析,建立了光学电流传感本征信号模型。引入消抖函数修正卡尔曼增益K,提出了消抖卡尔曼(Debouncing Kalman,DBK)算法,解决了标准卡尔曼增益K对初始状态依赖性强以及测量过程不确定性非常敏感带来的状态估计值严重抖动问题。并且引入了噪声方差递推估计,来保证在滤波过程中可以实时对噪声方差进行修正。在MATLAB进行了消抖卡尔曼滤波算法的验证并与标准卡尔曼算法进行了滤波效果的对比分析,验证了该算法的可行性,并结合李雅普诺夫稳定性分析法推导验证了该算法的稳定性。最后,搭建光学电流传感实验平台,将所提算法在LabVIEW FPGA硬件平台并行实现,验证了该算法的实时性,且能够满足实际工程需求。

基于自适应滤波的光学电流互感器的信噪分离

在采用基于抗磁性材料的光学电流互感器(OCT)测量小电流时,由于测得的信号已被OCT内部固有的噪声严重污染,测得的读数不能正确反映被测电流的数值。由于OCT内部的噪声基本上与被测电流信号所在的频段相重叠,因此无法使用传统的滤波器方法将其滤除。作者将一种基于自适应滤波技术的信噪分离方法应用于在河北省保定市供电局某变电站110kV线路上挂网运行的自适应光学电流互感器中。实践表明,自适应信噪分离器可以将有用信号和OCT的固有噪声不失真地完全分离,因此这种方法可以提高OCT测量小电流的准确度。

平方根Kalman自适应滤波及其在OCT中的应用

为了满足自适应滤波的准确性和时变噪声鲁棒性的要求,将具有递推特性的Kalman滤波理论引入到自适应滤波中,针对Kalman自适应滤波可能出现的由于计算舍入误差所引起的发散和时变噪声统计问题,提出了具有时变噪声统计的平方根Kalman自适应滤波。目前,应用平方根Kalman自适应滤波的自适应光学电流互感器(OCT)经过了严格的检测,稳态精度达到0.2级,暂态情况下的非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。自适应OCT已经在河北省保定市某变电站挂网运行25个月。

直流光电互感器信号检测技术的仿真研究

针对提高直流光学电流互感器的输出信噪比展开研究。介绍了基于法拉第磁光效应原理的直流光学电流互感器,分析了它的信噪特性,指出了其噪声强信号弱、噪声与信号频谱相重叠的特点。在此基础上进行了基于调制解调的方法在提高OCT测量精度中的研究,给出了测量系统框图和推导过程,并用LabVIEW对整个过程进行了仿真。仿真结果证明这种方法能有效提高直流光电互感器的输出信噪比,从而提高测量精度。

光学电流互感器中微弱信号检测的仿真与分析

根据光学电流互感器的结构和原理可知,通过缩短传感部分磁光材料的长度可以提高OCT的长期运行稳定性,但在这种情况下,反映电流信息的微弱光电信号将会淹没在强噪声背景中,降低了光学电流互感器的测量精度。针对该问题,提出了采用数字式锁定放大器在该光学电流互感器中进行微弱电流信号的检测,并在Labview平台的基础上进行了仿真,仿真结果证明,本论文所提出的方法极大地提高了OCT的测量精度。

涡流检测技术及进展

涡流检测技术,包括涡流换能器、信号处理及检测仪器等。换能器结合实验型、解析型和数值型设计方法,通过确定线圈形状、横截面、尺寸、结构等参数来制造。ET-556H和EEC-39RFT等远场涡流检测仪器,已用于在役探伤。

自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法

准确度和稳定性是光学电流互感器(OCT)的主要性能指标。文中在自适应光学传感器的基础上进行研究和改进,提出采用新型的稳定性高的传感头设计与锁定放大器进行微弱光电信号检测相结合的方法,即在磁光传感系统中采用螺线管聚磁光路结构,并缩短磁光传感材料,提高OCT的长期运行稳定性,信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OCT的暂态和稳态准确度。最后通过虚拟仪器LabVIEW对检测系统进行仿真实验。

自适应光学电流互感器的信号处理方法

信号处理方法是自适应光学电流互感器(AOCT)的实用化关键技术之一。运用自适应光学电流传感技术,结合平方根Kalman自适应算法,提出了AOCT的信号处理方法,给出了信号处理系统结构和程序框图,并讨论了信号处理的相关问题。AOCT与信号处理系统构成的整套装置已应用于35kV线路的新型光纤纵差保护中。运行数据表明,该装置具有优良的暂态和稳态测量能力,可以确保线路纵差等保护可靠动作。

全光纤电流互感器的调制相位扰动补偿

为了提高全光纤电流互感器中的电流测量精度，针对正弦调制方案提出了一种改进的信号解调方法．首先给出了有效调制深度的表达式，分析了有效调制深度在实际工程应用中存在的3种外界干扰来源．为了克服这些干扰，采用高次谐波分量实时解出调制深度数值，以实现调制相位的扰动补偿．实验结果表明，被测电流在200．1500A范围时，改进的算法使系统的抗干扰性能提高了30倍，系统测量相对偏差维持在0．2％以下，满足高精度电流测量要求．

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。

有源型光纤电流互感器的研究

设计了一种新型光纤电流互感器(Optical fiber Current Transformer,简称OCT),采用光纤传感技术与电子技术相结合的方法,研制出电压等级为110kV,额定电流为1kA的样机。该样机已经通过有关测试,其精度达到±0.2%。与传统的电流互感器相比,这种新型光纤电流互感器具有精度高、体积小、造价低、良好的动态特性和不受电磁干扰等优点。

用于计量的光学电流互感器信号处理方案的分析与比较

计量用光学电流互感器的信号处理电路的基本功能是检测出法拉第偏转角的大小 ,补偿光源光强涨落对输出信号的影响 ,带通滤波以提高系统输出信噪比及将输出信号放大到规定的幅值。本文分析比较了三种常用的信号处理电路的性能 。

光纤电流传感器窄带加窗信号处理系统

针对光纤电流传感器由于环境因素的变化，从而导致传感器输出信号噪声较大的问题，提出了一个基于频域窄带加窗理论的信号处理系统。文中详细描述了频域窄带加窗算法的特性，并对其进行了Ｆｏｕｒｉｅｒ分析。该系统能实现１Ｈｚ的窄带滤波，实验中对普通光纤电流传感器的采集数据进行了窄带加窗信号处理，结果表明该系统能够有效地提高光纤电流传感器的输出信噪比。

基于改进UPF滤波算法的稳态及短路电流下光学电流互感器信噪分离研究

我国大力发展特高压电网,对电流互感器的测量精度和速度提出了更高的要求。当输入电流信噪比低时,光学电流互感器(OCT)很难从频域角度进行滤波。因此提出无迹粒子滤波算法(UPF)来提高OCT的信噪分离能力,并针对传统UPF计算量大导致实时性较差的问题,采用基于全局采样的改进UPF滤波提高滤波的实时性。之后对电力系统发生三相短路下该滤波情况进行讨论,以改进UPF滤波中的残差作为阈值进行计算。最后在Matlab进行仿真验证,结果表明基于全局采样的改进UPF方法有效提高了输出信噪比和滤波精度,短路时也能快速、准确滤波,为继电保护装置提供电流。

电子式电流互感器的研制

叙述了一种110kV电子式电流互感器(EOCT)。与传统的电流互感器相比,这种互感器具有高精度、低损耗、体积小、频带宽、良好的动态特性和不受电磁干扰的优点。该电流互感器已经通过测试,其精度达到±0.2%。

基于BP网络的光纤化学pH传感系统

介绍了将BP神经网络用于光纤化学pH传感器光谱信号处理的基本原理、算法和初步试验结果。有助于建立传统方法所难以实现的传感器与分析物之间的复杂的数学关系 ,从而降低识别器对选择性与灵敏度的要求。

光学电流互感器信号处理系统设计

本文介绍光学电流互感器的基本原理及其信号处理系统设计,该光学电流互感器采用单光路,结构简单,线路正常时测量线路电流,当线路有故障时自动转入保护计算,并进行故障录波。

反射式光纤电流传感的锁相检测法与近似误差

对反射式Sagnac型全光纤电流传感器中光信号的检测方法进行了深入的分析,并对固有的小角近似误差进行了充分的理论分析和数值模拟。针对反射式光纤电流传感器中极其特殊的信号检测要求,采用了锁相检测法来处理传感信号。商用化的光纤电流传感器的误差一般要求小于0.2%,而在各类检测方法的信号处理中,一个必须的步骤是sinθ≈θ,该步骤造成的小角近似误差极大地影响了整个系统的测量精度。通过对这2个问题进行深入的分析与模拟,对解决光纤电流传感器的检测方法设计、测量精度、灵敏度等问题提供了较大的参考价值。

基于OCT技术的自动增益均衡化方法设计与实现

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器(OCT)工作原理;给出了基于OCT技术的电力线路母线电流测试方案;为了实现对OCT的光强信号进行增益均衡化处理,提出了硬件实现自动增益均衡化方法,并利用锁相环技术实现了测量信号的相位同步;对OCT系统的测量误差进行了测试和分析,结果表明电流测量达到了互感器相关国家标准规定的0.2等级精度要求。