基于FBG傳感器的竊電監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與應用.pdf

1、隨著國家智能電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電能計量的準確可靠越來越受到廣大電力用戶與電力部門的重視。雖然電量結算已經(jīng)實現(xiàn)了遠程自動抄表，但在這個過程中，數(shù)據(jù)的直接來源基本依賴于電能表內部存儲的電量信息，并不能保證來源的準確性，即無法保證電能計量裝置的運行工況，尤其是近年來竊電方式層出不窮，它們通過不同的手段影響電能計量裝置的運行狀態(tài)，從而達到竊電的目的。其中，以強磁竊電最為典型，是目前不法分子慣用竊電手段之一。此竊電方式隱蔽性好、排查困難，而且影響難

2、以消除，只能通過監(jiān)測手段及時發(fā)現(xiàn)來減少電量流失。但是目前主站人員在監(jiān)測時，通過負荷減少不能作為強磁竊電的判斷依據(jù)。因此，迫切的需要研究出一種可以對強磁竊電行為進行監(jiān)測的方法。
　　本文基于這一需求，設計了一種基于光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感器的竊電監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測電能表周圍環(huán)境中是否存在強磁干擾，以此作為監(jiān)測強磁竊電行為的依據(jù)。設計思路是基于光纖光柵傳感原理和超磁致伸縮材料（Giant M

3、agnetostrictive Material，GMM）的磁致伸縮效應，將光柵粘貼在GMM上，作為系統(tǒng)的磁場傳感探頭，通過竊電監(jiān)測系統(tǒng)測量光柵反射譜的中心波長變化量，計算得到外加磁場大小。主要內容如下:
　　首先，設計FBG磁場傳感器。以磁致伸縮材料的居里溫度和磁致伸縮系數(shù)為指標，選擇制作傳感器磁致伸縮元件的材料。在制作傳感器的過程中，通過優(yōu)化傳感器設計方案，解決光纖光柵工作“死區(qū)”問題。
　　然后，測試所設計磁場傳感器的

4、性能。實驗驗證光纖光柵涂覆層對應變特性的影響，并對傳感器的靜態(tài)、動態(tài)特性進行測試，實驗結果表明，傳感器精度好，響應速度快，重復性良好，能夠準確測量磁場的變化。
　　最后，設計基于FBG傳感器的竊電監(jiān)測系統(tǒng)。在介紹了系統(tǒng)整體設計方案的基礎上，進行系統(tǒng)硬件設計，采用了高速采集處理的方案應對快速變化的交變磁場，核心控制器采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)，同時配有快速光纖光柵解調模塊以及USB通信