光纖電流互感器中信號(hào)檢測與處理.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、電流互感器(Currenttransducer,簡稱CT)是廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的測量設(shè)備,在電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)、電流測量等方面起著重要作用。近年來,隨著電力網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,電網(wǎng)電壓等級(jí)大幅提高,傳輸功率不斷增大,傳統(tǒng)的電磁式電流互感器由于其工作原理逐漸暴露出它的局限性,而一種新型的電流互感器—光纖電流互感器,具有體積小、重量輕、測量范圍大、頻率響應(yīng)寬、抗電磁于擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是未來電流互感器的發(fā)展方向。
   本論文對(duì)全光纖電

2、流互感器系統(tǒng)的基本原理、工作過程和總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了理論分析,通過瓊斯矩陣建立互感器的輸出信號(hào)表達(dá)式并詳細(xì)分析了輸出信號(hào)的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上論述了信號(hào)檢測原理和實(shí)現(xiàn)過程,尤其是對(duì)方波偏置調(diào)制和數(shù)字階梯波反饋的閉環(huán)檢測原理和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了重點(diǎn)分析,設(shè)計(jì)了以S3C2440單片機(jī)為核心的互感器信號(hào)檢測電路,搭建樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。通過試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)存在著相差較大、溫度特性差等問題,嚴(yán)重影響了互感器的實(shí)際使用。分析造成這一狀況的原因,一是傳感光纖中存

3、在的殘余線性雙折射影響比例因子精度以及全光纖λ/4波片的溫度特性差致使干涉結(jié)果產(chǎn)生誤差,二是檢測算法的落后使系統(tǒng)延時(shí)增大。為了提高系統(tǒng)溫度穩(wěn)定性,減小系統(tǒng)的相差,采用螺旋光纖傳感頭降低線性雙折射對(duì)溫度的影響,電路補(bǔ)償技術(shù)消除波片制作誤差對(duì)溫度的影響;采用了PID控制和3倍頻調(diào)制來加快增大檢測帶寬,減小相差。論文主要內(nèi)容包括:
   一、介紹了傳統(tǒng)電磁式電流互感器存在的缺陷,對(duì)比分析了光纖電流互感器的優(yōu)勢,指出光纖電流互感器是未來

4、電流互感器的發(fā)展方向及其極具潛力的發(fā)展前景。
   二、詳細(xì)介紹了光纖電流互感器賴以工作的基本原理是利用法拉第磁光效應(yīng)來間接檢測電流大小,薺闡述了光纖電流互感器的構(gòu)成,包括光路結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu),并利用瓊斯矩陣建立了互感器光路的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算出了光路輸出信號(hào)的表達(dá)式。
   三、介紹了全光纖電流互感器的總體設(shè)計(jì)方案,根據(jù)光路輸出信號(hào)的特點(diǎn),闡述了相關(guān)檢測理論、相位調(diào)制、閉環(huán)反饋和數(shù)字解調(diào)等技術(shù)在信號(hào)檢測過程中的應(yīng)用,詳細(xì)分析

5、了方波偏置調(diào)制和數(shù)字階梯波反饋的閉環(huán)檢測方法的原理和實(shí)現(xiàn)過程。
   四、介紹了本系統(tǒng)電路的總體構(gòu)成,分析了各組成電路模塊的功能,并對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)估算和仿真。
   五、介紹了光纖電流互感器相差的定義和測量方法,采用曲線擬合對(duì)系統(tǒng)相差進(jìn)行了計(jì)算,并用鎖相放大器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量。
   最后,通過樣機(jī)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)存在的相差較大、溫度特性差等問題,分析了各個(gè)問題產(chǎn)生的原因,從光路和電路入手,采取消除線雙析射和

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