全光纤电流互感器温度特性建模分析及优化方法的研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenyongze
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全光纤电流互感器(fiber-opticalcurrenttransformer,FOCT)克服了传统电磁式电流互感器的种种缺陷,在电力系统量测领域具有广泛的应用前景。然而温度稳定性是制约FOCT大规模应用于电网的主要问题。因此本文主要研究全光纤电流互感器中由温度所引发的线性双折射问题,并提出相应的优化方案以提高其测量性能。首先,建立了 FOCT线性双折射效应的数学模型,从物理本质上揭示线性双折射产生的根本原因;并从电流测量准确度和灵敏度等方面分析了线性双折射效应对FOCT测量性能的影响。其次,建立了温致线性双折射的数学模型,揭示了 FOCT温致线性双折射产生的根本原因,并结合Verdet常数的温度特性得到了 FOCT温度特性数学模型。基于该模型采用COMSOL有限元分析方法实现光场、磁场、温度场、应力场的耦合并求解,得到了温度对FOCT测量精度综合影响。再次,综合考虑光纤中的固有线性双折射、弯致线性双折射和温致线性双折射,建立了线性双折射对FOCT准确度和灵敏度影响的数学模型,揭示了影响FOCT准确度和灵敏度的3个主要因素:温度变化量、光纤弯曲半径及缠绕匝数,在此基础上给出了具体优化方法。最后,设计并搭建FOCT实验平台,在LabVIEW中编写基于Kalman滤波算法的FOCT信号处理程序,在此基础上对FOCT进行测试。通过合理选择光纤弯曲半径和缠绕匝数,使FOCT在满足准确度要求的前提下尽可能提高灵敏度。实验结果验证了理论分析的正确性。
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