基于fbg的光纤电流传感系统温度补偿技术研究

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1、分类号TN253密级公开单位代号10256学号15105001硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree基于FBG的光纤电流传感系统温度补偿技术研究学位申请人：孙诗晴指导教师：初凤红学科专业：电气工程电工理论与新技术学位类别：工学硕士所属院系：电子与信息工程学院2018年5月分类号TN253密级公开单位代号10256学号15105001上海电力学院硕士学位论文基于FBG的光纤电流传感系统温度补偿技术研究学位申请人：孙诗晴指导教师：初凤红学科专业：电气工程电工理论与新技术学位类别：工学硕士论文定稿日期：2018年5月中文摘要基于FBG的光纤电流传感系

2、统温度补偿技术研究摘要随着电压等级和输电容量的不断增加以及数字化电网的发展趋势，传统的电磁式电流互感器已经满足不了现今电网大电流、大容量、数字化的发展需求。光学电流互感器由于具有一系列传统电磁式电流互感器无法比拟的优点，更能满足未来电网的需求。随着光纤布拉格光栅（FBG）的飞速发展和超磁致伸缩材料的研制成功，将两者结合制成的光纤电流传感器由于具有优越的性能而在众多光学电流传感器中脱颖而出。但是FBG电流传感器对温度和应变交叉敏感，在设计时需要去除温度的影响。本文研究了基于FBG的光纤电流传感系统温度补偿技术，重点在于构建电流传感系统并且对其进行温度补偿，主要的工作内容有：（1

3、）理论分析了FBG传感原理和传感特性，得出应变和温度与FBG反射波中心波长的关系。搭建了FBG电流传感系统,在实验中控制电流和环境温度两个变量进行数据的测量，共测得72组实验数据，并对数据进行分析。（2）采用BP神经网络对测量数据进行温度补偿，仿真得到电流的测量精度。在神经网络算法中加入归一化和K折交叉验证，把测量数据输入训练完成的BP网络模型中，得到9折交叉验证后网络预测电流的均方误差为0.005。（3）采用粒子群（PSO）算法和遗传算法（GA）对BP神经网络权值和阈值进行优化，用MATLAB进行仿真分析，PSO-BP算法交叉验证后的均方误差为0.0045，GA-BP算法交

4、叉验证后的均方误差为0.0038，可以看出两种优化算法测量误差都有降低，GA-BP算法的优化效果更好，稳定性最高且预测误差最小。关键词：光纤电流传感器，温度补偿，BP神经网络，粒子群算法，遗传算法I上海电力学院硕士学位论文RESEARCHONTEMPERATURECOMPENSATIONTECHNOLOGYOFOPTICALFIBERCURRENTSENSINGSYSTEMBASEDONFBGABSTRACTWiththecontinuousgrowthofvoltageandtransmissioncapacityandthedevelopmenttrendofdigita

5、lpowergrid,thetraditionalelectromagneticcurrenttransformerhasbeenunabletomeetthedevelopmentdemandoflargepowergrid,largecapacityanddigitalization.Theopticalcurrenttransformerhasaseriesofunparalleledadvantagesofaseriesoftraditionalelectromagneticcurrenttransformers,whichcanmeettheneedsofthefu

6、turepowergridmore.WiththerapiddevelopmentofopticalfiberPraguegrating(FBG)andthesuccessfuldevelopmentofgiantmagnetostrictivematerials,theopticalfibercurrentsensorsareoutstandinginmanyopticalcurrentsensorsbecauseoftheirsuperiorperformance.However,theFBGcurrentsensorissensitivetotemperatureand

7、strain,anditisnecessarytoremovetheinfluenceoftemperatureinthedesign.Inthispaper,theresearchoftemperaturecompensationinFBGbasedcurrentsensingsystemisfocusedonbuildingacurrentsensingsystemandcompensatingthetemperature.Themaincontentsareasfollows:(1)Therela