光學電流互感器的抗磁場干擾技術和數(shù)字化技術研究.pdf

1、測量方法準確化、測量傳輸光纖化、測量輸出數(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。光學電流互感器是滿足上述特征的理想互感器，但是測量溫漂和不能長期可靠運行這兩大世界難題，阻礙了光學電流互感器的實用化進程。
　　作者所在團隊自主研制的基于Faraday磁光效應原理的光學電流互感器(OCT)，具有良好的動態(tài)響應能力和絕緣性能，能夠精確的測量非周期分量及各種交流諧波分量，并且無飽和現(xiàn)象，并利用自適應光學傳感原理解決了阻礙

2、光學電流互感器實用化的測量溫漂問題，穩(wěn)態(tài)測量精度達到0.2s級以上，能夠滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的要求。本文通過深入研究光學電流互感器的抗磁場干擾技術，解決了光學電流互感器的長期運行可靠性問題，并深入研究了光學電流互感器的數(shù)字化問題。
　　針對光學電流互感器的長期運行可靠性問題，為了期望獲得抗磁場干擾能力，本文研究了基于光學電流互感器的抗磁場干擾理論。首次提出了螺線管三相磁場正交技術和御磁光路結構技術，并設計了御磁光學傳感頭。這種光學

3、傳感頭實現(xiàn)了光路結構的徹底簡化，使其長期運行可靠性得到了極大地提高；同時，御磁光學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體旋轉具有條件對偶性。與螺線管聚磁光學傳感頭相比，御磁光學傳感頭體積減小，成本降低。在現(xiàn)場連續(xù)25個月的運行表明，采用這種結構的OCT能夠在實際環(huán)境中長期可靠地運行。
　　國際標準IEC60044-7/8規(guī)定了電子式互感器和二次設備的數(shù)字接口，首先提出了合并單元的定義。在變電站自

4、動化標準IEC61850體系中，9-1和9-2規(guī)定了間隔層和過程層之間的通信，都涉及到合并單元的實現(xiàn)目標。對這三個標準進行深入的研究和比較，對于合并單元的實現(xiàn)及改進具有重要意義。本文從實現(xiàn)合并單元的角度，基于IEC61850-9-1標準將合并單元劃分為三個功能模塊。根據合并單元和光學電流互感器接口具有多任務并行處理的特點，利用 FPGA實現(xiàn)了合并單元的樣機制作，并通過測試，進而提出了構建光學測量系統(tǒng)的思想。
　　電力系統(tǒng)的監(jiān)視與控

5、制正在從時間斷面逐步走向時間過程，電力系統(tǒng)的保護與控制正在從電網的點和局部逐步走向系統(tǒng)全局。為了阻止破壞性越來越大的電力系統(tǒng)災難事故，人們正在構建電力系統(tǒng)安全防御體系。以相角測量單元(PMU)為基礎的提供電網準確動態(tài)過程測量數(shù)據的廣域測量系統(tǒng)(WAMS)將成為電網保護控制的基礎測量系統(tǒng)。鐵磁線圈電流互感器不能準確反映電網動態(tài)過程，在發(fā)生故障時，由于非周期分量的存在，使鐵磁線圈電流互感器迅速達到飽和，不能準確測量出故障點電流，這將直接導致

6、PMU測量失準，從而影響整個廣域測量系統(tǒng)的可靠性。而具有良好的動態(tài)響應能力的光學電流互感器的廣泛應用將大大提高電網保護與控制的可靠性，基于光學電流互感器的上述特點，提出了構建廣域光學測量系統(tǒng)的構想。
　　利用法拉第磁光效應研制出的光學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，具有寬廣的動態(tài)測量范圍和頻率響應范圍，不僅可以測量工頻交流信號、各次諧波信號、直流量，而且可以高保真地復現(xiàn)電網暫態(tài)信號，具有良好