基于DSP的光纤电力传感组件的设计与研制

摘要

光纤电力传感组件是近年来发展起来的一种新型电力测量设备，主要用于雷达、电磁脉冲武器的电压(电场)测量，监测电网谐波及浪涌电压，大型电机、高压电气设备的电力参数监测及电气密封装置内放电现象分析、超高压输电线路附近离子流场和长间隙放电特性等方面的研究。其显著特点是：抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高压、防燃、防爆；测量精度高、可靠、安全，并可远离现场进行测量。尤其是可以与光纤传输网联网，实现系统的遥测及监控。易满足小型化、智能化、多功能的要求，这些都是传统电力测量设备所无法取代的。
　　 光纤电力传感组件的研究涉及到光电子技术、光纤技术、模拟数字电子技术、计算机技术、高电压技术、晶体学、材料工艺学等多门学科领域，难度很大。本文在分析国内外光纤电力传感组件发展的基础上，针对现有电力传感器存在的缺点，研制出一种基于DSP处理的新型高精度电力传感组件，经过三个批次的生产，促进了其实用化进程，可以满足民用电网的高压测量，具有重要的社会意义和巨大的经济效益。
　　 首先，本文提出用光纤电力传感组件在线测量高压大电流设备参数，通过对高精度光纤电力传感组件方面的调研，说明课题的必要性和迫切性，具有社会及经济效应。
　　 其次推导实用化光纤电力传感组件核心部件的传感机理，从设计、制作和安装等有关方面论述传感器总体结构的设计依据，并对光学部分和信号处理处理的关键技术进行论述。
　　 然后根据产品使用环境，探讨影响产品性能的误差和可靠性因素并进行一定的理论分析。介绍传感器的相关特性实验方法，进行试验数据分析，获取高精度传感器制作的关键工艺及方法；
　　 最后在完成光纤电力传感组件的样品制作基础上，提出进一步工程化研究的方向。
　　 本文所研制的光纤电力传感组件应用Faraday(法拉第)效应敏感电流，Pockels(泡克斯)效应敏感电压，电流传感器的量程为电流0～1000安培，电压0～10000伏，精度达到了0.1％，响应时间小于2微秒，传输距离10公里。