光學(xué)電流互感器的抗磁場(chǎng)干擾技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)研究.pdf

1、測(cè)量方法準(zhǔn)確化、測(cè)量傳輸光纖化、測(cè)量輸出數(shù)字化是電子式互感器的主要特征，也是互感器發(fā)展的必然趨勢(shì)。光學(xué)電流互感器是滿足上述特征的理想互感器，但是測(cè)量溫漂和不能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行這兩大世界難題，阻礙了光學(xué)電流互感器的實(shí)用化進(jìn)程。
　　作者所在團(tuán)隊(duì)自主研制的基于Faraday磁光效應(yīng)原理的光學(xué)電流互感器(OCT)，具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和絕緣性能，能夠精確的測(cè)量非周期分量及各種交流諧波分量，并且無(wú)飽和現(xiàn)象，并利用自適應(yīng)光學(xué)傳感原理解決了阻礙

2、光學(xué)電流互感器實(shí)用化的測(cè)量溫漂問(wèn)題，穩(wěn)態(tài)測(cè)量精度達(dá)到0.2s級(jí)以上，能夠滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的要求。本文通過(guò)深入研究光學(xué)電流互感器的抗磁場(chǎng)干擾技術(shù)，解決了光學(xué)電流互感器的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性問(wèn)題，并深入研究了光學(xué)電流互感器的數(shù)字化問(wèn)題。
　　針對(duì)光學(xué)電流互感器的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性問(wèn)題，為了期望獲得抗磁場(chǎng)干擾能力，本文研究了基于光學(xué)電流互感器的抗磁場(chǎng)干擾理論。首次提出了螺線管三相磁場(chǎng)正交技術(shù)和御磁光路結(jié)構(gòu)技術(shù)，并設(shè)計(jì)了御磁光學(xué)傳感頭。這種光學(xué)

3、傳感頭實(shí)現(xiàn)了光路結(jié)構(gòu)的徹底簡(jiǎn)化，使其長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性得到了極大地提高；同時(shí)，御磁光學(xué)傳感頭能夠滿足在常規(guī)電力系統(tǒng)中的抗電磁干擾能力的要求，與偏振光圍繞通電導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)具有條件對(duì)偶性。與螺線管聚磁光學(xué)傳感頭相比，御磁光學(xué)傳感頭體積減小，成本降低。在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)25個(gè)月的運(yùn)行表明，采用這種結(jié)構(gòu)的OCT能夠在實(shí)際環(huán)境中長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。
　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-7/8規(guī)定了電子式互感器和二次設(shè)備的數(shù)字接口，首先提出了合并單元的定義。在變電站自

4、動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)IEC61850體系中，9-1和9-2規(guī)定了間隔層和過(guò)程層之間的通信，都涉及到合并單元的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。對(duì)這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入的研究和比較，對(duì)于合并單元的實(shí)現(xiàn)及改進(jìn)具有重要意義。本文從實(shí)現(xiàn)合并單元的角度，基于IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)將合并單元?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)功能模塊。根據(jù)合并單元和光學(xué)電流互感器接口具有多任務(wù)并行處理的特點(diǎn)，利用 FPGA實(shí)現(xiàn)了合并單元的樣機(jī)制作，并通過(guò)測(cè)試，進(jìn)而提出了構(gòu)建光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的思想。
　　電力系統(tǒng)的監(jiān)視與控

5、制正在從時(shí)間斷面逐步走向時(shí)間過(guò)程，電力系統(tǒng)的保護(hù)與控制正在從電網(wǎng)的點(diǎn)和局部逐步走向系統(tǒng)全局。為了阻止破壞性越來(lái)越大的電力系統(tǒng)災(zāi)難事故，人們正在構(gòu)建電力系統(tǒng)安全防御體系。以相角測(cè)量單元(PMU)為基礎(chǔ)的提供電網(wǎng)準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)的廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)將成為電網(wǎng)保護(hù)控制的基礎(chǔ)測(cè)量系統(tǒng)。鐵磁線圈電流互感器不能準(zhǔn)確反映電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程，在發(fā)生故障時(shí)，由于非周期分量的存在，使鐵磁線圈電流互感器迅速達(dá)到飽和，不能準(zhǔn)確測(cè)量出故障點(diǎn)電流，這將直接導(dǎo)致

6、PMU測(cè)量失準(zhǔn)，從而影響整個(gè)廣域測(cè)量系統(tǒng)的可靠性。而具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力的光學(xué)電流互感器的廣泛應(yīng)用將大大提高電網(wǎng)保護(hù)與控制的可靠性，基于光學(xué)電流互感器的上述特點(diǎn)，提出了構(gòu)建廣域光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)想。
　　利用法拉第磁光效應(yīng)研制出的光學(xué)電流互感器克服了電磁式電流互感器和Rogowski線圈電流互感器的不足，具有寬廣的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍和頻率響應(yīng)范圍，不僅可以測(cè)量工頻交流信號(hào)、各次諧波信號(hào)、直流量，而且可以高保真地復(fù)現(xiàn)電網(wǎng)暫態(tài)信號(hào)，具有良好