提高光纤电流互感器光源稳定性的研究

摘要

电流互感器对整个电力系统意义重大，是电力系统的重要组成部分，它既可以在电网正常工作时，向测量、计量等装置提供电网的电流信息，又可以在电网发生故障情况下，将电网故障电流信息提供给继电保护等装置。传统的铁芯式电流互感器因受到其工作原理的羁绊，暴露出很多缺点，光纤电流互感器因其特有的一系列优点，而备受人们关注。光源是光纤电流互感器的重要组成部分，光源的稳定性直接影响了光纤电流互感器的测量结果。为了提高光纤电流互感器光源的稳定性，本文进行了具体的相关研究工作如下：
　　首先详细研究了光纤电流互感器的理论基础，并着重分析了光源的发光机理，从光源输出光功率、波长等方面系统分析了光源稳定性的影响因素。通过OptiSystem软件对Sagnac式光纤电流互感器光路结构进行了仿真，并且分别选用 LD、ASE、LED三种不同光源从输出光功率方面，仿真分析了光源稳定性对整个光纤电流互感器输出结果的影响。
　　针对工作温度的稳定性和驱动电流的稳定性对光源稳定性的影响，从温度控制和驱动电流控制两个方面设计并完成了稳定光源的驱动系统。恒温控制系统基于闭环负反馈技术的自动温度控制原理，温度传感器将光源的工作温度由采样电路转换为电信号，经过差分比较电路处理，得到比例积分电路控制信号，控制半导体制冷片工作，从而完成对温度的恒定控制。同时根据负反馈原理设计了驱动电流控制部分，实现了电流的恒定控制，此外还设计了辅助保护电路，并通过实验，该驱动系统温度控制偏差小于±0.05℃，驱动电流稳定性优于0.1％，能够从温度控制和电流控制两方面为光源提供一个稳定的驱动系统。
　　最后，对稳定光源进行了功率稳定性测试，通过实验证明，该稳定光源输出光功率稳定性优于0.2％，并将其应用于光纤电流互感器实验系统，经实验结果评定，验证了应用稳定光源于本实验系统的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2光学电流互感器的分类

1.3国内外研究发展概况

1.4论文主要研究内容

第2章 光学电流互感器原理及其光源特性分析

2.1 Faraday磁光效应

2.2光纤电流互感器光源的工作原理

2.3光源稳定性重要性及影响因素

2.4本章小结

第3章 Sagnac式光纤电流互感器的光源仿真分析

3.1光学仿真软件OptiSystem简介

3.2用OptiSystem软件建立光纤电流互感器系统

3.3 Sagnac式光纤电流互感器的仿真分析

3.4不同光功率的Sagnac式FOCT仿真分析

3.5本章小结

第4章 光纤电流互感器光源的驱动系统设计

4.1 FOCT光源的恒温控制系统

4.2 FOCT光源的电流驱动系统

4.3本章小结

第5章 光纤电流互感器系统设计与实验研究

5.1光纤电流互感器系统的整体设计

5.2光纤电流互感器实验系统搭建

5.3光源输出功率稳定性分析

5.4光纤电流互感器实验结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢