电流二分式光学电流传感技术研究

摘要

随着智能电网的建设，电子式电流互感器作为智能变电站的关键设备越来越成为未来电流传感器的主流发展趋势。其中，光学电流传感器是电子式电流互感器的一大分支，具有许多优良特性。它依靠法拉第磁光效应测量电流，利用光纤传递信号，具有良好的绝缘性能、相对小巧的体积、更宽的动态测量范围和数字化信息输出等特点，是未来的发展方向。
　　但是目前光学电流传感器在发展过程中还存在许多问题，主要集中在测量精度低、抗干扰能力差以及长期运行稳定性差等问题上。本文提出了一种新的光学电流传感器结构——电流二分式光学电流传感单元，为解决上述主要问题提出了新的思路与解决方案。
　　首先，本文分析了块状玻璃式光学电流传感器通用的结构及其存在的优缺点，由此提出电流二分式光学电流传感单元的结构。本文根据该结构设计建立了电流二分式光学电流传感单元的数学模型，给出了其电流测量方法。
　　其次，根据所提出的数学模型分析得出电流二分式光学电流传感单元中分流框的参数优化方案，设定了电流二分式光学电流传感单元分流框的尺寸以及磁光玻璃的具体位置。提出了减小线性双折射影响和外磁场干扰影响以提高测量精度的手段。
　　最后，用物理场仿真验证了数学模型的正确性，为实验打下理论基础。通过实验手段，对电流二分式光学电流传感单元在无外磁场干扰和有外磁场干扰的环境中进行精度测试。实验结果表明电流二分式光学电流传感单元在存在外磁场干扰情况下依然可以保证有0.2级测量精度，验证了本传感结构有高的测量精度和好的抗外磁场干扰能力。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景、意义和目的

1.2 国内外研究的现状

1.3 光学电流传感器的分类

1.4 本文主要研究内容

第2章 电流二分式光学电流传感单元数学模型

2.1 引言

2.2 光学电流传感器测量原理

2.3 电流二分式光学电流传感单元的结构设计

2.4 电流二分式光学电流传感单元数学模型的构建

2.5 本章小结

第3章 电流二分式传感单元测量方法研究

3.1 引言

3.2 分流框结构参数对电流测量影响分析

3.3 降低线性双折射影响测量方法研究

3.4 降低外磁场干扰测量方法研究

3.5 抗外磁场干扰仿真

3.6 本章小结

第4章 电流二分式光学电流传感单元实验特性

4.1 引言

4.2 电流二分式光学电流传感单元模型的物理场仿真

4.3 电流二分式光学电流传感单元电流测量实验

4.4 电流二分式光学电流传感单元外磁场干扰实验

4.5 电流二分式光学电流传感单元特性总结

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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