Effect of Modulation Error on All Optical Fiber Current Transformers

For actively modulated In-line Sagnac interferential all optic fiber current transformers (AOFCTs), the accuracies are directly affected by the amplitude of the modulation signal. In order to deeply undertand the function of the modulator, a theoretical model of modulation effect to AOFCTs is built up in this paper. The effect of the amplitude of the modulation signal to the output intensity of AOFCTs is theoretically formulated and numerical calculated. The results show that the modulation voltage variation could affect the output accuracies significantly. This might be some references on the investigation for practical applications of AOFCTs.

Optically Driven Current Transformer with Optical Fiber Data Link

An optical fiber transmitting photoelectric coupling current transformer has been developed. In the environment of high voltage and electromagnetic fields, this device is characterized by high insulation, high reliability, small mass and high anti-interference. The structure design and operating principle of the system are introduced, measurement errors are analyzed and experimental results are given.

Design and applicability analysis of independent double acquisition circuit of all-fiber optical current transformer

The advantages of the all-fiber optical current transformer include but are not limited to being small in size,having no magnetic saturation,exhibiting high measurement accuracy,and boasting strong electromagnetic interference resistance.However,the high cost of the all-fiber optical transformer limits its promotion and application in engineering.This paper proposes a design scheme of an independent double acquisition loop for the all-fiber optical current transformer based on the single optical path.Firstly,based on the closed-loop control mode and open-loop control mode,the twochannel sampling signal demand for relay protection,and the independent dual-acquisition loop design scheme of the all-fiber optical current transformer are proposed.Secondly,the reliability and economic feasibility of the scheme are demonstrated by an analysis of system failure and cost.The results show that the scheme can actualize the acquisition function of two independent all-fiber optical current transformer products on a single all-fiber current transformer in an integrated manner,which greatly reduces the cost of the all-fiber optical current transformer in engineering applications.

Optical fiber-based power and data delivery system for high voltage electronic current transformer

This paper describes a prototype power delivery system developed for high voltage electronic current transformer （ECT） that uses laser light to transfer power to and communicates with the primary converter. The design is based on optical-to-electrical power converters, solid-state diode lasers and optical fibers. Command signals are transmitted via the same up-fiber used to send power from secondary power supply to primary converter. The upward data transmission is completed during the brief interruption of power delivery without affecting steady power-supply. A simple comparator added to the primary converter can take the command data. Experimental results show that the fibers can provide reliable up-link for data transmission at 200 kb/s from the secondary to the primary converter. Based on the delivery system, the secondary converter can control three auxiliary channels to provide additional information. These monitoring channels are used in a time-multiplexing mode to provide information about the operation temperature, voltage and current at the remote unit for monitoring the ECT. This preventive maintenance or built-in test can increase reliability by giving early warning for necessary maintenance request.

Optical Design of OCT with Gapped Magnetic Ring

The mathematics and physics model of OCT (Optical Current Transformer) with a gapped magnetic ring is briefly discussed in the paper. And some proposals of how to select the magnetic materials and crystals and reduce the stress birefringence of the crystal are also put forward in the paper. Based on the above, an OCT with 1000 A rated current is designed by using the ANSOFT Maxwell tools.

AFOCT系统中敏感光纤器件的老化对系统测量准确性的影响

研究了全光纤电流互感器(AFOCT)系统中敏感光纤器件老化对系统测量准确性的影响。首先,基于法拉第磁光效应,采用琼斯矩阵建立AFOCT系统的传输模型;结合存在双折射的传感光纤的琼斯矩阵,给出系统的注入电流测量值的表达式。进一步,搭建了光学测试系统,实验表征传感光纤的双折射率;基于测试结果,对传感光纤的琼斯矩阵以及系统传输模型进行校准,以降低AFOCT系统注入电流的测量误差。最后,对传感光纤开展了相当于实际运行3个月的加速老化试验,并测试获得老化后传感光纤的双折射率。采用校准后的AFOCT系统传输模型,分析了老化后双折射率的变化对系统注入电流测量值的影响。实验结果表明,在传感光纤老化3个月之后,系统就已经产生了0.2955%的相对误差。

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。

电力系统宽频宽动态电流量测技术研究综述

新型电力系统要求电流互感器具备宽频带、宽量程、高准确度性能,以满足电网呈现出的时频域宽动态、多参量等新特征。因此,从磁场传感的机理出发,对电流测量传感耦合原理简要介绍,分别阐述了这些技术的优缺点、拓扑结构。重点讨论了各类电流传感装置的结构特点、性能参数及量测性能优化方案,最后总结了目前亟待解决的问题、发展趋势和应用前景。光学电流互感器技术日趋成熟,应用广泛。基于NV色心的磁传感技术在测量性能方面已经超过传统传感器,配合光纤传感技术环境适应性强,电流测量领域前景广阔。

小波变换对OCT图像的降噪处理

通过分析光学相干层析成像系统中的噪音源以及不同噪音对成像质量的影响,利用小波变换的方法,结合软阈值滤波对图像去噪,消除噪音对图像的干扰,处理后图像变得清晰了,图像质量得以改善,表明该方法能达到减小图像噪音的目的·

Faraday镜预转角对FMOCT输出光偏振态的影响

通过计算机仿真,运用琼斯矩阵理论分析了Faraday镜预转角对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响.实验测量了Faraday镜实际预转角的大小,测量了外磁场的改变对Faraday镜预转角的影响.外磁场的存在和变化使Faraday镜预转角偏离初始值,并使系统输出光由理想状态下的线偏振光退化成椭圆偏振光,并引起法拉第镜式光学电流互感器工作灵敏度和稳定性的下降.提出了用电磁屏蔽解决外界磁场影响的方法.

保偏反射膜温度特性对BGOCT灵敏度影响的理论研究

采用琼斯矩阵方法对保偏膜反射相移温度特性对块状光学电流互感器(BGOCT)灵敏度的影响作了理论研究,结果表明,当温度从5.3℃变化到39℃时,表征系统灵敏度的归一化尺度因子会在一定范围内变化.表明镀制于光学玻璃电流传感头上的保偏膜反射相移温度特性影响光学电流传感器的稳定性.因此,在实际系统设计中对光学玻璃电流传感头应采取必要的温度控制或补偿措施.

基于序贯卡尔曼滤波的OCT信号处理方法研究

使用光学电流互感器(Optical Current Transducer,OCT)测量小电流时,测量得到的内部噪声信号往往大于光电信号,测得的读数不能正确反映电流的真实值。有效滤除噪声,提高信噪比是OCT信号处理的关键所在。介绍了基于法拉第磁光效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性,在被测电流为交直流混合信号的情况下,建立合适的滤波状态空间模型,采用序贯卡尔曼滤波的方法在Lab VIEW上进行仿真。结果表明序贯卡尔曼滤波算法能够对测量电流实时进行信噪分离,同时准确分离出交流和直流分量,提高了输出信噪比和测量精度。

基于一种新小波变换的OCT图像去噪方法

散斑在OCT图像中既是信息载体,也是一种严重的噪声。针对OCT图像的这一特点,提出一种基于小波变换和维纳滤波相结合的OCT图像去噪方法。通过对OCT图像进行小波分解,得到四个不同频带的子图像,保持低频部分不变,对另外三个高频细节图像进行维纳滤波,将低频子图像和三个滤波后的高频细节子图像进行小波反变换,得到去噪后的图像。实验结果表明小波变换和维纳滤波相结合的方法对OCT图像有比较理想的去噪效果。

残余线双折射对于全光电流互感器工作点稳定性的影响

保椭圆光纤中残余线双折射易受环境影响,导致光纤电流互感器(FOCT)性能易受环境影响。利用四元数方法,理论分析了因残余线双折射的存在,将导致全光纤电流互感器的工作点不稳定问题。结果表明,保椭圆光纤的圆双折射与残余线双折射之比RCL(圆/线比)的大小直接影响工作点的稳定性,总的趋势是随着RCL的增加,工作点越稳定。当RCL<2时,工作点极不稳定;当RCL>4后变得相对稳定。因此,参数RCL是一个衡量保椭圆光纤的重要指标,应在制作全光电流互感器前进行测定,确保FOCT的性能。

双折射效应和去直流检测法的MOCT模型研究

基于双折射效应和去直流检测法,建立一种磁光式电流互感器(magneto-optic current transformer,MOCT)模型.该模型在一次侧电流检测部分,采用Jones矩阵建模,综合考虑Faraday效应和磁线振双折射效应;在二次侧转换器部分,建立去直流双光路检测法分析光强度信息.数值仿真和实验验证了MOCT模型的正确性.该模型考虑了磁光式电流互感器的光学检测特性,可为MOCT应用提供理论支持.

两个光学参量色散对光学玻璃OCT灵敏度的影响

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了单层保偏反射膜反射相移的色散特性和光学玻璃的Verdet常数色散特性以及它们对光学玻璃电流互感器灵敏度的综合影响。结果表明:这种影响可使互感器输出波动超出国家技术标准的要求。因此,应对光源采取恒温控制,并对光源驱动电流恒流控制或对系统输出结果采取补偿措施。

互易性光学量对FMOCT输出光偏振态的联合影响

提出了用于大电流测量的法拉第镜式光学电流互感器方案.采用琼斯矩阵分析了互易性光学量联合作用对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响,做了计算机仿真验证;利用椭率概念定量分析了输出偏振光的椭圆退化问题,计算了输出光椭率与互易性光学量的关系;在输出光的椭圆退化问题上与单层保偏膜式光学电流互感器方案进行了对比.结果表明,在互易性光学量联合作用的条件下,法拉第镜式光学电流互感器的输出光仍保持线偏振状态,这将改善由温度引起的互易性光学量变化对系统工作稳定性的影响.

反射相移对法拉第镜式OCT影响的理论研究

为了减小块状玻璃电流传感头中线性双折射与反射相移等互易效应产生的有害影响,提出了一种利用法拉第反射镜构成的具有折返传感光路的光学电流互感器方案.采用矩阵理论分析了该方案的光学工作过程,在不计线性双折射的条件下,当反射相移单独存在时,用仿真方法研究了反射相移对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响,并与单层保偏膜式方案进行了对比.结果表明,法拉第镜式光学电流互感器方案可以解决由反射相移引起的系统输出光偏振态椭圆退化问题,提高了光学电流互感器的灵敏度和温度稳定性.这对于改进现有块状玻璃电流互感器的性能、开发实用型光学电流互感器具有一定的参考意义.

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、入射光相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。

观音岩水电站主变压器直流偏磁在线监测系统研究及应用

提出一种基于主变中性点电流、变压器温度信息和噪声信号的主变直流偏磁监测系统。主变中性点电流采用柔性光学电流互感器进行采集,解决了传统霍尔元件测量中性点电流精度低、容易受干扰、绝缘差等问题。系统综合利用中性点电流、温度和噪声等多种检测信号,能够实现主变直流偏磁的异常情况检测,同时方便用户大量搜集第一手资料,为深入研究主变直流偏磁抑制奠定基础。该方案具有良好适用性,可推广至存在同类风险的变电站和电厂。