光纤电流互感器在线误差比对装置的设计与实现

摘要

电子式互感器以其传感机理先进，绝缘相对简单，动态范围大，频率响应宽，准确度高，适应电能计量、数字化保护和自动化发展方向，将逐渐取代电磁式互感器。近年来，为深化智能电网的发展，作为电子式互感器其中之一的全光纤光学电流互感器，陆续投运于各大智能化变电站。然而，全光纤光学电流互感器中存在线性双折射，对温度和振动等环境因素变化十分敏感，所以相对于传统电磁式互感器在投运后的校验和误差调试，全光纤光学电流互感器突显出比较多的不确定性，投运后的误差运行状况至今都没有相关实践数据。
　　为适应全光纤光学电流互感器现场运行误差特性研究的目的，依照光学电流互感器量值溯源原理及相关的国标和企标，首先需要研制一套全光纤光学电流互感器的角差、比差比对误差计算装置，实现对光电流互感器现场运行状态特征数据的采集。全光纤光学电流互感器误差在线比对装置实践化了全光纤光学电流互感器量值溯源原理，实现了在运全光纤光学电流互感器比对误差数据及相关参数数据的检测和采集，同时，利用了数据库技术、网络技术、数据处理等技术实现了监测数据的汇总、存储、远程推送以及数据展示、深度分析等能力。
　　本文研究变电站内互感器到主站、数字表的通信协议，结合误差的形成机理，对传统互感器进行采样、模数转换、数字处理，与全光纤光学电流互感器通过光纤传来的电流幅值、相角通过全相位谱分析的算法进行比对计算出实时误差。最后通过江苏无锡西泾变的挂网运行，验证了比对分析系统的可行性，从而为全光纤光学电流互感器的运行误差分析提供数据依据，实现了全光纤光学电流互感器的实时监测现场运行误差，保证智能化变电站的电能计量的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 研究内容

1．3 设计指标

1．4 论文组织

第二章 电流互感器原理及误差测试方法

2．1 电磁式电流互感器原理及其误差特性

2．1．1 电磁感应原理

2．1．2 电磁式电流互感器基本原理

2．1．3 电磁式电流互感器误差

2．2 全光纤电流互感器原理及其误差特性

2．2．1 简谐波及其表示

2．2．2 波的干涉

2．2．3 偏振

2．2．4 双折射

2．2．5 偏振的琼斯矩阵表示

2．2．6 旋光现象与法拉第磁致旋光效应

2．2．7 Sagnac反射结构的FOCT原理

2．2．8 电子式电流互感器误差

2．3 电流互感器误差比对测量系统

2．4 本章小结

第三章 在线误差比对装置的算法设计

3．1 FOCT运行误差实时比对方法

3．2 同步算法

3．2．1 时间同步技术

3．2．2 在线比对装置的同步时间确定

3．3 误差比对算法

3．3．1 误差的数值分析

3．3．2 FFT算法研究

3．4 存储传输策略

3．5 本章小结

第四章 在线误差比对装置的硬件设计

4．1 在线比对装置总体设计方案

4．2 采样单元

4．2．1 电流接入技术

4．2．2 模拟量负反馈放大电路

4．3 同步单元

4．4 运算单元

4．4．1 Blackfin DSP结构综述

4．4．2 DSP板电源模块

4．4．3 DSP板时钟模块

4．4．4 JTAG接口电路

4．4．5 SDRAM

4．4．6 FLASH存储器

4．4．7 DSP板数据报文处理模块

4．5 传输单元

4．5．1 RS232原理与接口电路

4．5．2 DM9000A工作原理

4．6 本章小结

第五章 比对装置运行数据分析

5．1 装置运行情况和效果

5．1．1 比对装置精度指标分析

5．1．2 比对装置运行情况

5．1．3 FOCT测量数据分析

5．2 改进措施分析

5．2．1 比对装置改进措施

5．2．2 现场应用改进措施

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献