第34卷 第6期2010年3月25
日Vol. 34 No. 6Mar. 25, 2010
自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法
李岩松, 周 浩, 刘 君, 王 倩
(华北电力大学电气与电子工程学院, 北京市102206)
摘要:准确度和稳定性是光学电流互感器(OC T ) 的主要性能指标。文中在自适应光学传感器的基
础上进行研究和改进, 提出采用新型的稳定性高的传感头设计与锁定放大器进行微弱光电信号检测相结合的方法, 即在磁光传感系统中采用螺线管聚磁光路结构, 并缩短磁光传感材料, 提高OC T 的长期运行稳定性, 信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OC T 的暂态和稳态准确度。最后通过虚拟仪器LabV IEW 。关键词:光学电流互感器; 锁定放大器; 运行稳定性; ; 0 引言
随着数字化变电站的发展, 应[122]) []逐步实现了实用化[4]过程[5], Verdet 常数比较大, 当AOC T 测量暂态大电流时法拉第旋转角非常大, 导致非线性误差及各谐波所引起的畸变比较大。为了进一步完善和发展AOC T , 解决其存在的问题, 本文在螺线管聚磁光学传感头中采用抗磁性磁光材料, 并缩短磁光材料的长度, 以减小AOCT 的非线性误差及各谐波所引起的畸变, 并进一步提高其长期运行稳定性。但此时AOC T 测量小电流得到的光电信号主要被AOCT 内部固有噪声影响, 严重时会被湮没, 其测量值存在较大误差。因此, 如何有效地去除噪声的影响, 同时得到高精度的数据以确保实现自适应光学传感过程是必须解决的问题。在原有AOC T 的基础上, 本文通过在信号处理部分采用锁定放大器(L IA ) , 使得改进后的AOCT 实现大范围电流的高精度测量, 综合提高AOCT 的暂态和稳态准确度。通过基于虚拟仪器LabV IEW 的检测系统对本文提出的电流测量过程进行仿真实验。
。因, OCT 的比。AOCT 的系统原理如图1所示
。
图1 AOCT 的系统原理
Fig. 1 System principle diagram of AOCT
1 AOCT 的电流测量过程
根据对光学电流互感器(OCT ) 数学模型[4]的
分析可知, 被测电流包括50Hz 的基波电流及各次谐波电流, 各种电流成分作用下的光学传感系统所表现的特性始终是一致的[1], 而且外界对OC T 的
收稿日期:2009204223; 修回日期:2009211218。
国家高技术研究发展计划(863计划) 资助项目(2009AA12Z328) 。
图1中的稳态电流参考模型是以传统电流互感器为传感元件的电子式互感器, 提供高精度的基波电流量测量。在电力系统稳态时, 稳态电流参考模型的测量值经过横向滤波器组直接输出, 同时光学传感元件OC T 部分通过整周期累加平均法计算基本光强P 0, 利用稳态电流参考模型所测得的电流信号作为光学传感元件的锁定放大器部分的同频率基波参考信号, 在稳态电流参考模型和光学传感元件所测得的电流信号经锁定放大器后应用自适应算法计算自适应校正系数。
由于采用基于电磁感应原理的电流互感器作为参考模型来提高其稳态测量精度, 当电力系统发生故障时, 稳态电流参考模型会因电流中出现的非周期分量产生磁饱和现象而导致严重的波形失真。因此, 在电力系统出现故障后必须停止计算自适应校正系数, 以避免稳态电流参考模型的失真波形影响OCT 的输出, 同时需要停止计算P 0。由于电力系统中故障时间非常短, 外界因素如温度等对光学传感元件的影响在暂态过程中是不变的, 故障前后的自适应校正系数也就不变, 此时系统采用故障前一
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, 34(6)
时刻稳态所计算出的自适应校正系数, 使故障后AOC T 的准确度也达到参考模型稳态准确度的水平; 同时可认为短时间内OCT 中的P 0不变, 将稳态情况下计算出的P 0代入, 在后续电路中直接减去该值, 通过滤波器组直接输出故障电流信息。故障后的校正参数并不是以故障后参考模型的输出为基础计算得到的, 因此故障后由饱和等因素引起的参考模型输出误差不会影响AOCT 的暂态准确度。另外, 由于通过直接减去P 0而得到故障电流, 保留了非周期分量, 解决了原OCT 的单光源单探测器交流/直流法不能测量非周期分量的问题。
为了能将稳态测量期间所获得的自适应校正系数以及P 0值应用到暂态测量中, 以更好地消除温度、双折射等因素的影响, 必须在电流突变瞬间就捕获突变时刻和突变量的大小。本文采用突变量检测方法, 被测电流中出现的奇异点, 过程及校正参数的自适应算法障时, , , 道, , 并采用故障前一时刻的P 0和稳态所计算出的自适应校正系数, 通过横向滤波器组直接输出, 如图1中虚线所示。
需要指出的是, 由于在稳态电流参考模型和光学传感元件的输出信号之后都采用了锁定放大器, 因此改进后的AOC T 有效地抑制了AOC T 内部噪声, 提高了信噪比。在保证AOC T 的非线性误差及各谐波畸变很小的前提下, 提高了改进AOC T 对大范围电流测量的精确度和其暂态及稳态准确度。
电力系统稳态运行时, 在不考虑谐波输出的情
) , 光电探况下, 对于被测稳态电流i =I m sin (ωt +φ
测器输出的电压信号为[4]:
θ) =P 0+2P 0V I m sin (ωt +φ) (1) u (t ) =P 0(1+2
θ为法拉第旋转角;V 为磁光材料的Verdet 常式中:数。
经过整周期累加平均方法可得P 0, 在后续电路中减去该值, 即可得到携带有用电流信息的交流量, 通过带通滤波器(B PF ) 及前置放大器后的输出信号为:
) +n (t ) (2) V s (t ) =V s sin (ωt φ
式中:Vs =2k 1P 0V N I m , BPF 后变成的以n (t ) , 选择参考信号V r1=, V r2(t ) =cos ωt , 则相敏检测器:
) +0. 5V s co s φ(3) u p1(t ) =-0. 5V s cos (2ωt +φ
相敏检测器PSD2的输出为:
) +0. 5V s sin φ(4) u p2(t ) =0. 5V s sin (2ωt +φ
通过L PF 和G DC 后, 便可以得到同相输出I 和正交输出Q :
(5) I =0. 5k 2V s co s φ=V 0cos φ
(6) Q =0. 5k 2V s sin φ=V 0sin φ 根据V 0=2+Q 2, θ=arctan (Q/I ) 可计算有
用电压信号的幅值和被测信号与参考信号的相位差, 然后通过电流和电压的转换系数得到被测电流的信息。
考虑窄带噪声n (t ) 的影响[8], n (t ) 可分解为:
(7) n (t ) =n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt
式中:n c (t ) 和n s (t ) 是2个相互独立的低频平稳随机过程, 它们的均值都为0, 幅度分布为高斯分布, 功率谱密度在-B/2～B/2带宽范围内恒定为N 0/2, 且n c (t ) 和n s (t ) 的功率相同, 都等于n (t ) 的功率。
n (t ) V r1(t ) =(n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt ) sin ωt =
0. 5n c (t ) sin 2ωt +0. 5n s (t ) cos 2ωt -(8) 0. 5n s (t )
n (t ) V r2(t ) =(n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt ) cos ωt =
0. 5n c (t ) cos 2ωt +0. 5n c (t ) -(9) 0. 5n s (t ) sin 2ωt
噪声的和频项被滤除后, 其噪声分别主要表现为-0. 5n s (t ) 和0. 5n c (t ) , 且由于n c (t ) 和n s (t ) 的均值都为0, 通过长时间的积分作用后, 可大大滤除噪声。
由此可见, 虽然磁光材料的缩短会使得改进
2 锁定放大器
将锁定放大器应用到AOC T 微弱信号系统中, 对光电探测器中的噪声[6]有很好的抑制作用。本文采用了正交矢量型锁定放大器[7]进行AOC T 微弱信号的检测, 其系统结构如图2所示
。
图2 基于锁定放大器的AOCT 微弱信号系统框图Fig. 2 Weak signals system diagram of L IA b ased AOCT
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・研制与开发・ 李岩松, 等 自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法
AOC T 输入信噪比降低, 但其非线性误差及各谐波
的畸变很小, 所受外界温度干扰的影响也大为降低, 使得其长期运行稳定性大为提高; 同时, 通过微弱信
号检测过程可看出在信号处理部分采用锁定放大器能有效抑制光电探测器的主要噪声, 将信号从噪声中分离出来, 输出最初正确的微弱电流信号, 从而提高了改进AOC T 的输出信噪比和测量精度。
3 AOCT 交流电流检测实验
为了检验改进AOCT 的测量性能, 需要进行交流电流的检测实验。实验电路如图3所示
。
由于实验在非恒温条件下进行, 所采集的AOC T 和传统电流互感器信号会受到温度变化的影响, 因此需要在运行一段时间后重新计算其整定值。调节接触调压器输出所要测量的AOC T 信号和电流互感器信号, 采样率选择10k Hz , 被测信号频率为50Hz , 采样点数为105时, 连续运行400次, 记录每次AOC T 测量值与电流互感器测量值之间的电流幅值最大误差, 如图5所示
。
图5 幅值误差百分比波形
Fig. 5 G raph of amplitude percentage error
图3Fig. 3 、400匝螺线管、滑
线变阻器(取值100Ω) 、47μF 电容器、用于测量线路电流的PROVA 211型微电流交直流钳形表、H KA0. 52N P 霍尔小电流传感器、L XYA 100V/3. 5V 微型精密高精度变换器、N I U SB 26251数据采集卡。由于在实验室中没有直接产生600A ～1000A 的大电流发生器, 为此采用提高安匝数的办法将通过螺线管的小电流等效放大, 以达到发生大电流的效果。需要强调的是, 在实验中所采用的螺线管不是前文所述的光学传感系统中通过一次大电流的聚磁螺线管。在实际应用中,AOCT 光学传感系统中的聚磁螺线管的匝数通常是几匝。
N I U SB 26251是一款高速多功能数据采集模块, 在高采样率下也能保持高精度。通过DAQ Assistant 软件可以实现数据采集并将模拟信号与所编写好的LabV IEW 程序[9210]相连。本文采取用传统电流互感器作为参考信号, 经移相得到正交的参考信号, 计算AOC T 测量值与电流互感器测量值, 并得到两信号在噪声情况下的测量误差。AOC T 信号检测结构如图4所示
。
实验结果证明AOC T 与电流互感器通过锁定放大器后的测量值误差在0. 2%以内, 检测系统能有效滤除噪声, 提高了输出信噪比和测量准确度。
4 结语
本文在采用AOCT 中的螺线管聚磁光学传感头的基础上, 改用抗磁性材料并缩短磁光材料的长度, 提高了OC T 的长期运行稳定性。在信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OCT 的暂态和稳态准确度。同时, 利用LabV IEW 对检测系统进行了仿真实验, 证明检测系统能有效滤除噪声, 提高了输出信噪比和测量准确度。
感谢华北电力大学校内博士学位教师基金的资助。
参考文献
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器方案. 电力系统自动化,2006,30(16) :77280.
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图4 AOCT 信号检测结构Fig. 4 Signal detection structure of AOCT
方法. 电力系统自动化,2003,27(19) :43247.
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L I Yansong , ZHAN G Guoqing , YU Wenbin , et al. Combined met hod to improve t he accuracy of optical current transducer. Automation of Elect ric Power Systems , 2003, 27(19) :43247. [4]李岩松, 郭志忠, 杨以涵, 等. 自适应光学电流互感器的基础理论
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电力系统自动化,2005,29(9) :77281.
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研究. 中国电机工程学报,2005,25(22) :21226.
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统自动化,2008,32(10) :53256.
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) , 男, 通信作者, 博士, 副教授, 主要研究李岩松(1970—
方向:光学技术及其在电力系统中的应用、电力系统分析运行与控制。E 2mail :liyansong811@126. com
) , 男, 硕士研究生, 主要研究方向:电力周 浩(1981—
系统分析运行与控制。
) , 女, , :光学技术刘 君(1970—
。
Weak Signal Detection Method of Optical Current T ransducer
L , Z , L IU J un , W A N G Qian
(Power University , Beijing 102206, China )
Abstract :Accuracy main performance indexes of optical current transducer (OCT ) . Based on adaptive OCT a new method which a new high stable sensor with the lock 2in amplifier for weak photoelectric signal detection is proposed in the paper. The long 2term operation stability of OCT is improved by using optical structure of solenoid collecting magnetic field in magneto 2optic sensors and shortening the length of magneto 2optical materials. The steady and transient metering accuracy is improved by combining OCT with traditional current transducer and adopting lock 2in amplifier in signal processing system. Finally , The signal processing system is verified by simulation on virtual instrument platform LabV IEW. K ey w ords :optical current transducer (OCT ) ; lock 2in amplifier ; operating stability ; metering accuracy ; output signal to noise ratio
(上接第64页 continued f rom page 64)
) , 男, 通信作者, 硕士, 教授级高级工程王明新(1954—
师, 主要研究方向:高压直流输电的仿真及工程调试。
E 2mail :wangmx @epri. sgcc. com. cn
) , 男, 硕士, 主要研究方向:高压直流输呙 虎(1983—
电和电磁暂态分析。
A N ew T ap Changer Control Method for Inverter T ransformer of B ack 2to 2back DC T ransmission System
W A N G M ing x in , GUO H u
(China Electric Power Research Institute , Beijing 100192, China )
Abstract :From the simulation test of Lingbao back 2to 2back DC transmission expanding project , the tap changer control of two 2terminal DC transmission system and back 2to 2back DC transmission system , which have been put into operation in China , is an 2alyzed and compared. On this basis , a new tap changer control method for inverter transformer of back 2to 2back DC system is proposed. And the principle of the method is that the reference of ideal no 2load DC voltage varying with the DC current ,so as to keep the DC voltage constant and make the extinction angle as small as possible. The feasibility of this new tap changer control method is proved by the simulation test of Lingbao back 2to 2back DC transmission expanding project. K ey w ords :back 2to 2back DC transmission system ; tap changer control ; simulation test
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自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法
李岩松, 周 浩, 刘 君, 王 倩
(华北电力大学电气与电子工程学院, 北京市102206)
摘要:准确度和稳定性是光学电流互感器(OC T ) 的主要性能指标。文中在自适应光学传感器的基
础上进行研究和改进, 提出采用新型的稳定性高的传感头设计与锁定放大器进行微弱光电信号检测相结合的方法, 即在磁光传感系统中采用螺线管聚磁光路结构, 并缩短磁光传感材料, 提高OC T 的长期运行稳定性, 信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OC T 的暂态和稳态准确度。最后通过虚拟仪器LabV IEW 。关键词:光学电流互感器; 锁定放大器; 运行稳定性; ; 0 引言
随着数字化变电站的发展, 应[122]) []逐步实现了实用化[4]过程[5], Verdet 常数比较大, 当AOC T 测量暂态大电流时法拉第旋转角非常大, 导致非线性误差及各谐波所引起的畸变比较大。为了进一步完善和发展AOC T , 解决其存在的问题, 本文在螺线管聚磁光学传感头中采用抗磁性磁光材料, 并缩短磁光材料的长度, 以减小AOCT 的非线性误差及各谐波所引起的畸变, 并进一步提高其长期运行稳定性。但此时AOC T 测量小电流得到的光电信号主要被AOCT 内部固有噪声影响, 严重时会被湮没, 其测量值存在较大误差。因此, 如何有效地去除噪声的影响, 同时得到高精度的数据以确保实现自适应光学传感过程是必须解决的问题。在原有AOC T 的基础上, 本文通过在信号处理部分采用锁定放大器(L IA ) , 使得改进后的AOCT 实现大范围电流的高精度测量, 综合提高AOCT 的暂态和稳态准确度。通过基于虚拟仪器LabV IEW 的检测系统对本文提出的电流测量过程进行仿真实验。
。因, OCT 的比。AOCT 的系统原理如图1所示
。
图1 AOCT 的系统原理
Fig. 1 System principle diagram of AOCT
1 AOCT 的电流测量过程
根据对光学电流互感器(OCT ) 数学模型[4]的
分析可知, 被测电流包括50Hz 的基波电流及各次谐波电流, 各种电流成分作用下的光学传感系统所表现的特性始终是一致的[1], 而且外界对OC T 的
收稿日期:2009204223; 修回日期:2009211218。
国家高技术研究发展计划(863计划) 资助项目(2009AA12Z328) 。
图1中的稳态电流参考模型是以传统电流互感器为传感元件的电子式互感器, 提供高精度的基波电流量测量。在电力系统稳态时, 稳态电流参考模型的测量值经过横向滤波器组直接输出, 同时光学传感元件OC T 部分通过整周期累加平均法计算基本光强P 0, 利用稳态电流参考模型所测得的电流信号作为光学传感元件的锁定放大器部分的同频率基波参考信号, 在稳态电流参考模型和光学传感元件所测得的电流信号经锁定放大器后应用自适应算法计算自适应校正系数。
由于采用基于电磁感应原理的电流互感器作为参考模型来提高其稳态测量精度, 当电力系统发生故障时, 稳态电流参考模型会因电流中出现的非周期分量产生磁饱和现象而导致严重的波形失真。因此, 在电力系统出现故障后必须停止计算自适应校正系数, 以避免稳态电流参考模型的失真波形影响OCT 的输出, 同时需要停止计算P 0。由于电力系统中故障时间非常短, 外界因素如温度等对光学传感元件的影响在暂态过程中是不变的, 故障前后的自适应校正系数也就不变, 此时系统采用故障前一
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时刻稳态所计算出的自适应校正系数, 使故障后AOC T 的准确度也达到参考模型稳态准确度的水平; 同时可认为短时间内OCT 中的P 0不变, 将稳态情况下计算出的P 0代入, 在后续电路中直接减去该值, 通过滤波器组直接输出故障电流信息。故障后的校正参数并不是以故障后参考模型的输出为基础计算得到的, 因此故障后由饱和等因素引起的参考模型输出误差不会影响AOCT 的暂态准确度。另外, 由于通过直接减去P 0而得到故障电流, 保留了非周期分量, 解决了原OCT 的单光源单探测器交流/直流法不能测量非周期分量的问题。
为了能将稳态测量期间所获得的自适应校正系数以及P 0值应用到暂态测量中, 以更好地消除温度、双折射等因素的影响, 必须在电流突变瞬间就捕获突变时刻和突变量的大小。本文采用突变量检测方法, 被测电流中出现的奇异点, 过程及校正参数的自适应算法障时, , , 道, , 并采用故障前一时刻的P 0和稳态所计算出的自适应校正系数, 通过横向滤波器组直接输出, 如图1中虚线所示。
需要指出的是, 由于在稳态电流参考模型和光学传感元件的输出信号之后都采用了锁定放大器, 因此改进后的AOC T 有效地抑制了AOC T 内部噪声, 提高了信噪比。在保证AOC T 的非线性误差及各谐波畸变很小的前提下, 提高了改进AOC T 对大范围电流测量的精确度和其暂态及稳态准确度。
电力系统稳态运行时, 在不考虑谐波输出的情
) , 光电探况下, 对于被测稳态电流i =I m sin (ωt +φ
测器输出的电压信号为[4]:
θ) =P 0+2P 0V I m sin (ωt +φ) (1) u (t ) =P 0(1+2
θ为法拉第旋转角;V 为磁光材料的Verdet 常式中:数。
经过整周期累加平均方法可得P 0, 在后续电路中减去该值, 即可得到携带有用电流信息的交流量, 通过带通滤波器(B PF ) 及前置放大器后的输出信号为:
) +n (t ) (2) V s (t ) =V s sin (ωt φ
式中:Vs =2k 1P 0V N I m , BPF 后变成的以n (t ) , 选择参考信号V r1=, V r2(t ) =cos ωt , 则相敏检测器:
) +0. 5V s co s φ(3) u p1(t ) =-0. 5V s cos (2ωt +φ
相敏检测器PSD2的输出为:
) +0. 5V s sin φ(4) u p2(t ) =0. 5V s sin (2ωt +φ
通过L PF 和G DC 后, 便可以得到同相输出I 和正交输出Q :
(5) I =0. 5k 2V s co s φ=V 0cos φ
(6) Q =0. 5k 2V s sin φ=V 0sin φ 根据V 0=2+Q 2, θ=arctan (Q/I ) 可计算有
用电压信号的幅值和被测信号与参考信号的相位差, 然后通过电流和电压的转换系数得到被测电流的信息。
考虑窄带噪声n (t ) 的影响[8], n (t ) 可分解为:
(7) n (t ) =n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt
式中:n c (t ) 和n s (t ) 是2个相互独立的低频平稳随机过程, 它们的均值都为0, 幅度分布为高斯分布, 功率谱密度在-B/2～B/2带宽范围内恒定为N 0/2, 且n c (t ) 和n s (t ) 的功率相同, 都等于n (t ) 的功率。
n (t ) V r1(t ) =(n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt ) sin ωt =
0. 5n c (t ) sin 2ωt +0. 5n s (t ) cos 2ωt -(8) 0. 5n s (t )
n (t ) V r2(t ) =(n c (t ) cos ωt -n s (t ) sin ωt ) cos ωt =
0. 5n c (t ) cos 2ωt +0. 5n c (t ) -(9) 0. 5n s (t ) sin 2ωt
噪声的和频项被滤除后, 其噪声分别主要表现为-0. 5n s (t ) 和0. 5n c (t ) , 且由于n c (t ) 和n s (t ) 的均值都为0, 通过长时间的积分作用后, 可大大滤除噪声。
由此可见, 虽然磁光材料的缩短会使得改进
2 锁定放大器
将锁定放大器应用到AOC T 微弱信号系统中, 对光电探测器中的噪声[6]有很好的抑制作用。本文采用了正交矢量型锁定放大器[7]进行AOC T 微弱信号的检测, 其系统结构如图2所示
。
图2 基于锁定放大器的AOCT 微弱信号系统框图Fig. 2 Weak signals system diagram of L IA b ased AOCT
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・研制与开发・ 李岩松, 等 自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法
AOC T 输入信噪比降低, 但其非线性误差及各谐波
的畸变很小, 所受外界温度干扰的影响也大为降低, 使得其长期运行稳定性大为提高; 同时, 通过微弱信
号检测过程可看出在信号处理部分采用锁定放大器能有效抑制光电探测器的主要噪声, 将信号从噪声中分离出来, 输出最初正确的微弱电流信号, 从而提高了改进AOC T 的输出信噪比和测量精度。
3 AOCT 交流电流检测实验
为了检验改进AOCT 的测量性能, 需要进行交流电流的检测实验。实验电路如图3所示
。
由于实验在非恒温条件下进行, 所采集的AOC T 和传统电流互感器信号会受到温度变化的影响, 因此需要在运行一段时间后重新计算其整定值。调节接触调压器输出所要测量的AOC T 信号和电流互感器信号, 采样率选择10k Hz , 被测信号频率为50Hz , 采样点数为105时, 连续运行400次, 记录每次AOC T 测量值与电流互感器测量值之间的电流幅值最大误差, 如图5所示
。
图5 幅值误差百分比波形
Fig. 5 G raph of amplitude percentage error
图3Fig. 3 、400匝螺线管、滑
线变阻器(取值100Ω) 、47μF 电容器、用于测量线路电流的PROVA 211型微电流交直流钳形表、H KA0. 52N P 霍尔小电流传感器、L XYA 100V/3. 5V 微型精密高精度变换器、N I U SB 26251数据采集卡。由于在实验室中没有直接产生600A ～1000A 的大电流发生器, 为此采用提高安匝数的办法将通过螺线管的小电流等效放大, 以达到发生大电流的效果。需要强调的是, 在实验中所采用的螺线管不是前文所述的光学传感系统中通过一次大电流的聚磁螺线管。在实际应用中,AOCT 光学传感系统中的聚磁螺线管的匝数通常是几匝。
N I U SB 26251是一款高速多功能数据采集模块, 在高采样率下也能保持高精度。通过DAQ Assistant 软件可以实现数据采集并将模拟信号与所编写好的LabV IEW 程序[9210]相连。本文采取用传统电流互感器作为参考信号, 经移相得到正交的参考信号, 计算AOC T 测量值与电流互感器测量值, 并得到两信号在噪声情况下的测量误差。AOC T 信号检测结构如图4所示
。
实验结果证明AOC T 与电流互感器通过锁定放大器后的测量值误差在0. 2%以内, 检测系统能有效滤除噪声, 提高了输出信噪比和测量准确度。
4 结语
本文在采用AOCT 中的螺线管聚磁光学传感头的基础上, 改用抗磁性材料并缩短磁光材料的长度, 提高了OC T 的长期运行稳定性。在信号处理部分采用锁定放大器和与传统电流互感器互补结合的方法综合提高OCT 的暂态和稳态准确度。同时, 利用LabV IEW 对检测系统进行了仿真实验, 证明检测系统能有效滤除噪声, 提高了输出信噪比和测量准确度。
感谢华北电力大学校内博士学位教师基金的资助。
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图4 AOCT 信号检测结构Fig. 4 Signal detection structure of AOCT
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) , 男, 通信作者, 博士, 副教授, 主要研究李岩松(1970—
方向:光学技术及其在电力系统中的应用、电力系统分析运行与控制。E 2mail :liyansong811@126. com
) , 男, 硕士研究生, 主要研究方向:电力周 浩(1981—
系统分析运行与控制。
) , 女, , :光学技术刘 君(1970—
。
Weak Signal Detection Method of Optical Current T ransducer
L , Z , L IU J un , W A N G Qian
(Power University , Beijing 102206, China )
Abstract :Accuracy main performance indexes of optical current transducer (OCT ) . Based on adaptive OCT a new method which a new high stable sensor with the lock 2in amplifier for weak photoelectric signal detection is proposed in the paper. The long 2term operation stability of OCT is improved by using optical structure of solenoid collecting magnetic field in magneto 2optic sensors and shortening the length of magneto 2optical materials. The steady and transient metering accuracy is improved by combining OCT with traditional current transducer and adopting lock 2in amplifier in signal processing system. Finally , The signal processing system is verified by simulation on virtual instrument platform LabV IEW. K ey w ords :optical current transducer (OCT ) ; lock 2in amplifier ; operating stability ; metering accuracy ; output signal to noise ratio
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) , 男, 通信作者, 硕士, 教授级高级工程王明新(1954—
师, 主要研究方向:高压直流输电的仿真及工程调试。
E 2mail :wangmx @epri. sgcc. com. cn
) , 男, 硕士, 主要研究方向:高压直流输呙 虎(1983—
电和电磁暂态分析。
A N ew T ap Changer Control Method for Inverter T ransformer of B ack 2to 2back DC T ransmission System
W A N G M ing x in , GUO H u
(China Electric Power Research Institute , Beijing 100192, China )
Abstract :From the simulation test of Lingbao back 2to 2back DC transmission expanding project , the tap changer control of two 2terminal DC transmission system and back 2to 2back DC transmission system , which have been put into operation in China , is an 2alyzed and compared. On this basis , a new tap changer control method for inverter transformer of back 2to 2back DC system is proposed. And the principle of the method is that the reference of ideal no 2load DC voltage varying with the DC current ,so as to keep the DC voltage constant and make the extinction angle as small as possible. The feasibility of this new tap changer control method is proved by the simulation test of Lingbao back 2to 2back DC transmission expanding project. K ey w ords :back 2to 2back DC transmission system ; tap changer control ; simulation test
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