高压直流输电有源光纤直流电流传感器的研究

摘要

随着大功率换流器的研究成功，高压直流输电已经成为电力系统的一个重要组成部分，研究运用新的高压直流测量方法和技术已越来越重要。本课题即是结合“西电东送”直流工程国产化的要求，对高压直流输电中高压极线直流电流的测量进行的研究。 本文全面比较分析直流电流的测量方法，确定以分流器为传感头、以光纤传输信号和能量，结合光电技术来构造高压有源光纤直流电流传感器的方案。 分流器测量电流具有不受磁场干扰及结构简单的特性，特别是结合光纤传输改变了分流器无法隔离的不足，较之其它方法用于高压测量具有明显优势。本文首先分析了影响分流器性能的因素，根据分流器温度变化时其电阻值会相应改变，以及通过大电流时产生的电动力对分流器的性能有关键影响的特点，文中充分考虑散热及电动力因素，设计出外形类似电机壳体的传感器结构。本文还简要分析了分流器的测量误差，并研究给出了相应的解决方法，指出只要采用适当的方法和技术，可保证分流器具有良好的稳定性。 光电、电光转换为有源光纤直流电流传感器的重要组成部分，高压侧电路的低功耗要求是设计光供电式有源光纤直流电流传感器的关键和难点。本文介绍了高压侧信号调制的几种常用方法，V/F转换器件AD7740因为具有良好的精度和线性，应用电路简单，构造的高压侧调制电路功耗低，且对外围元件性能要求不高，输出的频率信号环境适应能力强，在低压侧对信号的还原也简单易行，在本研究中得以应用。 试验证明，本文研究的有源光纤直流电流传感器高压侧的电路功耗低于50mW，将大大提高光供电系统的可靠性，且整个测量系统在10～200％额定电流的测量范围内，准确度优于0.5级。