基于神经网络逆建模的三相光学电流互感器

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1、维普资讯http://www.cqvip.com基于神经网络逆建模的三相光学电流互感器刘哗，邹建龙，王采堂，苏彦民，韦兆碧，王锋(西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049)摘要：三相光学电流互感器是融电力系统三相电流(包括不对称三相电流)作为测量对象的光学电流互感器，线性双折射效应是影响三相光学电流互感器性能的主要因素。论文采用神经网络逆建模技术来补偿线性双折射效应对三相光学电流互感器测量结果的影响，给出了系统原理和应用结果关键词：三相光学电流互感器；电流传感；线性双折射效应；逆建模；神经网络中图分类号：TM45；TP212文献标识码：A文章编

2、号：1003—3076(2001)04—0005．04构。显然，TOCT的测量结果对电力系统运行引言状态的评价更全面，更具系统性，特别是在系光学电流互感器(OpticalCurrentTrans—统故障和不对称运行时。ducer，简称OCT)是以法拉第磁光效应为基1三相光学电流互感器础、以光纤为介质的新型电力计量装置。它通过测量光波在通过磁光材料时其偏振面由单模光纤的基模HE．．是线偏振的，它实于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度际上是由两个传播常数相等的正交偏振模来确定被测电流的大小。。利用一路输人(可用肛与胍来表示它们)简并而成光和一套检测系统

3、，以电力系统三相电流(包如果光纤圆对称，并平直放置，则任意输人光括不对称三相电流)作为测量对象的光学电的偏振状态可以始终不变地传输下去。但流互感器称为三相光学电流互感器(Three—是，实际光纤的内部结构总存在某种程度的phaseOpticalCurrentTransducer，简称TOCT)。不完善，还会受到外部环境的扰动，从而使两在电力系统的电流保护中，传统电磁式电流个简并模分离，两个正交偏振模在传输过程互感器的接线方式主要有四种：三相星形、中具有不同的相速，产生相移，导致传输光波两相不完全星形、两相电流差和两相三继电的偏振状态不断演变，出现单模

4、光纤双折射器接线方式。分析这些接线方式的特点可以现象，在传输系统中产生偏振色散和噪声。知道：1)为实现电流保护，至少需要检测电力以、Y表示光纤横截面上的两个双折射轴，系统三相电流中的两相电流。就是说，如果当线偏振光E射人光纤时，激发起两个正仅检测一相电流，则测量结果对电流保护而交的偏振模言毫无意义。2)同时检测电力系统三相电流E0=EoCOS，=sin?、是最为可靠的电流保护接线方式有鉴于式中．为的偏振方向与轴的夹角。忽此，文献4，5提出了一种全新的TOCT结略光纤的损耗，则在光纤中任意点；处，它们收穑日期：2000—12．28作者筒介：刘哗(196

5、3．)，男，陕西籍，西安交通大学副教授，主要从事测控技术及自动化研究2001年第4期·5维普资讯http://www.cqvip.com的电场各为{(+20A百sinAA)E=E0cosgcos(f一卢)E：Eosin~ocos(一J{【-++式中，、分别为和Y极化方向上偏振模的传播常数。这两个模式之间的相位差为·(+40^0B)cos／',^sin&B8：(口一口)，将E和E平方相加就可得+cos】(2)到椭圆方程。椭圆的长轴～与z轴的夹角可以表示为壶{-+sinA．~cosAecostg2：tg29cos8：t9cos(一)2所以光纤中总电场的偏

6、振状态沿光纤轴不断+(cos△n△Bc。s△“n△日c。s△c)变化。输人的线偏振光，沿光纤可能变为椭+2A(cosAAcosABsin△c+c。ssin△c圆偏振光、圆偏振光和线偏振光。光波的偏c振性质可以用偏振程度P(也称偏振椭圆度)”础R8j越来表示，一，～E一E-【(4一40B+20c)+(160j0B一，+，～一+E一80一80一160ol=cos2~,cos2口+sin2#sin2~cos$+320^0B0c)+32o[0c：式中，，一和，一为最大和最小光强，E～和·(cosA^cosA日sin△c—COS△^sin／',一为椭圆长、短半

7、轴。可见，光纤输出光波c。nsi

8、l△c+sin△c)1的偏振态将随着输人光波的偏振方向与双折一射轴夹角的变化而变化，即线偏振光的输人·[(4一20)+80]方位将影响输出光的偏振态。·(cosA^sinABCOS△c—sin／',Bc0B△c)图1是基于Faraday磁光效应的三相光I·[(一)+。](cost,^COSABsin△c+cosA^sin／',c—C08sin一sin／',c)(一c)+㈨·(cosA^sinABsin△c—COS△^8in△c—sinAesinAcn△c)一五(图1三相光学电流互感器+8000)sinAsinsin△

9、c}(3)学电流互感器系统结构图。作者已有的研究表明：当系统在Faraday磁光效应和线性式中⋯00、0依次