線性雙折射對全光纖電流互感器傳感特性影響的研究.pdf

1、智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，電子式互感器是智能變電站的關鍵設備，全光纖電流互感器是電子式電流互感器的主要品種之一。與磁光玻璃光學電流互感器一樣，全光纖電流互感器基于法拉第磁旋光效應，線性度好、頻帶寬、天然絕緣，是電子式電流互感器重要的發(fā)展方向。
　　在科學技術(shù)發(fā)展的推動和電力科技工作者的努力下，全光纖電流互感器已經(jīng)取得了實用化的進展，但依然存在一些問題。傳感光纖固有的線性雙折射會影響全光纖電流互感器傳感特性，并引發(fā)了響應度

2、問題、測量準確度的溫漂問題和不均勻磁場干擾問題等。本文結(jié)合物理實驗在理論上研究了線性雙折射對全光纖電流互感器傳感特性的影響，并形成了相應的改進方案。本文研究的主要內(nèi)容包括：
　　首先，建立了全光纖電流互感器模型體系。構(gòu)建了微元級聯(lián)二元模型，并在不同的限定條件下將微元級聯(lián)二元模型等效為一元模型、二元均勻模型和二元不均勻模型。基于理論和實際相結(jié)合的分析方法，給出了二元不均勻模型的適用范圍。二元均勻模型和二元不均勻模型是全文的基礎性數(shù)學

3、模型。
　　其次，基于二元均勻模型研究了全光纖電流互感器響應度特性。建立了全光纖電流互感器響應度特性模型，研究表明線性雙折射是影響全光纖電流互感器響應度的根本原因。由于線性雙折射的存在，匝數(shù)不再與響應度成線性關系，而傳感環(huán)半徑也對響應度產(chǎn)生了影響。本文以線性雙折射為主線，仿真分析了傳感環(huán)半徑和匝數(shù)通過線性雙折射對響應度的影響，提出了最佳傳感環(huán)半徑和最佳匝數(shù)的概念及對應計算方法。搭建了響應度特性實驗平臺，驗證了模型和所得結(jié)論的正確性

4、。
　　第三，基于響應度模型研究了全光纖電流互感器溫度特性。構(gòu)建了計及Verdet常數(shù)和線性雙折射的全光纖電流互感器溫度特性模型。仿真分析表明，全光纖電流互感器比差與溫度成線性關系，熱膨脹系數(shù)差、傳感光纖長度通過線性雙折射間接影響溫度特性。搭建了溫度特性實驗平臺，驗證了模型的正確性。仿真及實驗表明，全光纖電流互感器是關于溫度的開環(huán)系統(tǒng)，其本身不具有抗溫度漂移的能力。提出了基于溫度傳感器的溫度補償算法，可有效提高其抗溫度漂移的能力。

5、物理實驗驗證了補償方法的有效性。
　　最后，基于二元不均勻模型研究了全光纖電流互感器不均勻磁場特性。構(gòu)建了不均勻磁場特性模型，并仿真分析了全光纖電流互感器的相間磁場干擾問題和偏心問題。研究表明，隨著方位角的變化，相間磁場和導體偏心對全光纖電流互感器比差的影響都成似正弦波動，但比差變化趨勢相反；定然存在兩個最佳方位角，使相間磁場不會干擾全光纖電流互感器準確度。據(jù)此提出了一種最佳方位角設計方法。搭建了不均勻磁場特性實驗平臺，驗證了全光