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随着全球经济的飞速发展,长距离电力传输的容量急剧增大,为减少电能的输出损耗,提高传输电压是一个有效的办法。然而在超高压传输线路中传统的电磁感应式电流互感器在高压绝缘问题上遇到了极大的困难。自上世纪80年代起各国科学家开始利用光学材料的法拉第效应研究光电型电流互感器,并先后研制成功了用块状玻璃作为传感头的光电式电流互感器。比较知名的如瑞士ABB公司,法国Areva公司等。我国西安同维互感器厂也于最近研制成功了甲块状玻璃作为传感头的光电式电流互感器。这种块状玻璃传感的传感器对进一步提高使用电压和传感精度均有一定困难,所以替代传统的电磁感应式电流互感器的最终目标是研制出全光纤干涉型的电流互感器。
本校光纤所在这方面做了大量的工作,所研制的全光纤干涉型电流互感器的样机通过了上海电力公司、华东电力实验研究院等单位组成的测试小组的复测,其各项参数均优于国家0.5级标准。目前我校光纤所正在和上海电力公司等单位合作研制0.2级精度的试运样机。本文研究的光纤温度传感器和对IEC618590通信接口协议的探讨,都是围绕着全光纤电流互感器而展开的。
在全光纤超高压电流互感器中,由于在高压区的光纤互感器环需要进行适当的温度补偿,使得互感器能有更高精度测量级别,所以在超高压状态下进行温度测量也是一个急需解决的课题。本文通过增长光纤耦合区长度的方法研究出了一种新型的光纤温度传感器。这种方法使得对温度不很敏感的光纤熔锥型耦合器的分束比对温度变得比较敏感,从而达到对温度传感的目的,由于没有附加敏感材料,其长期重复性和可靠性较好。本课题对不同拉锥长度的耦合器在温度的敏感性和线性度等方面进行了研究,目前实验样品在-20~60℃范围内,输出分光可见度已达到0.5%/℃,并有较好的线性度和重复性。
本文的另一部分,主要对如何实现符合IEC61850标准的光纤电流互感器通信接口方面进行研究。以实现互操作性为首要目标的IEC 61850是,迄今为止最为完善的变电站自动化的通信标准。对于测量值的采集,IEC 61850-9提出了合并单元的概念。合并单元位于过程层,提供多个专门的电子传感器输入接口和一个串行输出接口或以太网输出接口,输出接口负责与间隔层通信以传输采样值。我们通过国际电工委员会IEC61850电子电流互感器通信协议标准的了解,初步提出符合标准的光纤电流互感器通信接口方案,本部分为探索性工作,对促进电力系统网络化有着积极的意义,为今后开展这部分的工作做准备。