闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究

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1、第44卷第5期高．畦笙V0l_44No．52008年1O月HighVoltageApparatusOct．2008·417·闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究张朝阳，张春熹，王夏霄，罗光明，冯秀娟(北京航空航天大学仪器科学及光学工程学院，北京100083)摘要：介绍了一种电力输变电网络适用的光纤电流互感器，给出了一种基于DSP+FPGA的数字闭环信号检测方法，分析了互感器光路系统主要误差源及其相应抑制措施依据电子式电流互感器标准IEC60044—8．设计了互感器样机的各种准确度实验实验结果表明：

2、在一40~60℃范围内，样机对直流和交流电流的测量变比误差均小于-+0．2％；室温条件下，直流电流测量变比误差小于0．1％，系统相位延迟约129．6；工频电流15次以内谐波测量准确度优于0．2％，51次以内优于0．5％。研制的光纤电流互感器样机计量精度已经达到实用化要求关键词：光纤电流互感器；数字闭环；变比误差；谐波中图分类号：TM452．94文献标志码：A文章编号：1001-1609(2008)05—0417-03ErrorAnalysisandExperimentalResearchofClo

3、sed。loopFiberOpticCurrentSensorZHANGChao。yang，ZHANGChun’xi，WANGXia—xiao，LUOGuang‘ming，FENGXiu~uan(SchoolofInstrumentScienceandOpto‘electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing100083，China)Abstract：Afiberopticcurrentsensorsuitableforelectricpowersy

4、stemisintroduced．InordertoimprovethemeasurementaccuracyofF0CT．aclosed—loopsignaldetectionmethodbasedonDSP+FPGAiSpresented．Somemainerrorsourcesandcorrespondingsuppressionmethodsareanalyzed．AccordingtoIEC60044—8，variousaccuracytestsofFOCTaredesigned．The

5、experimentalresultsindicatethattheratioerrorsofF0CTprototypefortheinputACandDCcurrentarealllessthan±0．2％within—40～+60℃．Atroomtemperature．ACcurrentmeteringaccuracyofprototypeexceeds0．1％．andphasedelayislessthan129．6．MeasurementaceuraeyofFOCTforharmonice

6、urentwithin51ordersislessthan0．5％．ThedesignedFOCTprototypereaehes0．2classinIEC60044—8inmeteringaccuracy．Keywords：fiberopticcurentsensor(FOCT)；digitalclosed-loop；ratioeror；harmonicwave过检测偏转角度以测量电流。文中首先给出了光纤电0引言流互感器基本原理和源于光纤陀螺技术的闭环信号随着高压、超高压电力输变电网络的建设．以

7、及检测方法．接着分析了主要光路误差源及其相应补偿轻型直流输电技术的发展．基于电磁感应原理的传方法，然后依据行业标准IEC60044—8，对研制的互统电流互感器已经逐渐不能满足行业应用要求⋯感器样机测量准确度等级进行了实验验证。近20年来．光学电流互感器的研究不断取得进展．1系统构成及基本原理与传统互感器相比．它具有绝缘性能好、无磁滞饱和、结构简单、重量轻、带宽大以及便于输变电系统在目前技术条件下．直接测量偏振光偏转角度数字化等诸多优点．被认为是必将取代传统电流互非常困难『6_光纤电流互感器通过光路

8、结构的巧妙感器的新一代互感器_2'目前．在欧洲和北美已经设计，首先把角度信息转换成干涉光强的幅度信息．逐步有相关产品面世再进行测量。基本原理见图1：光源发出的光经起偏笔者研究了一种全光纤结构光学电流互感器器起偏成完全线偏振光后．随即分成模式正交的两根据安培定律和磁光法拉第效应原理．通电导线周束。沿着保偏光纤的两个模式传输至传感头。在1／4围存在闭合磁场．这种磁场可以使得围绕在导线周波片处．两束线偏光分别被转换为左旋和右旋圆偏围光纤中传输的偏振光的偏振面发生旋转由于电光．进入传感光纤