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《哈尔滨工业大学》 2008年
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光学电流互感器的抗磁场干扰技术和数字化技术研究

张健  
【摘要】: 测量方法准确化、测量传输光纤化、测量输出数字化是电子式互感器的主要特征,也是互感器发展的必然趋势。光学电流互感器是满足上述特征的理想互感器,但是测量温漂和不能长期可靠运行这两大世界难题,阻碍了光学电流互感器的实用化进程。 作者所在团队自主研制的基于Faraday磁光效应原理的光学电流互感器(OCT),具有良好的动态响应能力和绝缘性能,能够精确的测量非周期分量及各种交流谐波分量,并且无饱和现象,并利用自适应光学传感原理解决了阻碍光学电流互感器实用化的测量温漂问题,稳态测量精度达到0.2s级以上,能够满足现代电力系统发展的要求。本文通过深入研究光学电流互感器的抗磁场干扰技术,解决了光学电流互感器的长期运行可靠性问题,并深入研究了光学电流互感器的数字化问题。 针对光学电流互感器的长期运行可靠性问题,为了期望获得抗磁场干扰能力,本文研究了基于光学电流互感器的抗磁场干扰理论。首次提出了螺线管三相磁场正交技术和御磁光路结构技术,并设计了御磁光学传感头。这种光学传感头实现了光路结构的彻底简化,使其长期运行可靠性得到了极大地提高;同时,御磁光学传感头能够满足在常规电力系统中的抗电磁干扰能力的要求,与偏振光围绕通电导体旋转具有条件对偶性。与螺线管聚磁光学传感头相比,御磁光学传感头体积减小,成本降低。在现场连续25个月的运行表明,采用这种结构的OCT能够在实际环境中长期可靠地运行。 国际标准IEC60044-7/8规定了电子式互感器和二次设备的数字接口,首先提出了合并单元的定义。在变电站自动化标准IEC61850体系中,9-1和9-2规定了间隔层和过程层之间的通信,都涉及到合并单元的实现目标。对这三个标准进行深入的研究和比较,对于合并单元的实现及改进具有重要意义。本文从实现合并单元的角度,基于IEC61850-9-1标准将合并单元划分为三个功能模块。根据合并单元和光学电流互感器接口具有多任务并行处理的特点,利用FPGA实现了合并单元的样机制作,并通过测试,进而提出了构建光学测量系统的思想。 电力系统的监视与控制正在从时间断面逐步走向时间过程,电力系统的保护与控制正在从电网的点和局部逐步走向系统全局。为了阻止破坏性越来越大的电力系统灾难事故,人们正在构建电力系统安全防御体系。以相角测量单元(PMU)为基础的提供电网准确动态过程测量数据的广域测量系统(WAMS)将成为电网保护控制的基础测量系统。铁磁线圈电流互感器不能准确反映电网动态过程,在发生故障时,由于非周期分量的存在,使铁磁线圈电流互感器迅速达到饱和,不能准确测量出故障点电流,这将直接导致PMU测量失准,从而影响整个广域测量系统的可靠性。而具有良好的动态响应能力的光学电流互感器的广泛应用将大大提高电网保护与控制的可靠性,基于光学电流互感器的上述特点,提出了构建广域光学测量系统的构想。 利用法拉第磁光效应研制出的光学电流互感器克服了电磁式电流互感器和Rogowski线圈电流互感器的不足,具有宽广的动态测量范围和频率响应范围,不仅可以测量工频交流信号、各次谐波信号、直流量,而且可以高保真地复现电网暂态信号,具有良好的动态响应能力。利用此光学电流互感器可以完全得到线路全电流的特点,提出了基于光学电流互感器的超高压长线路全电流差动保护算法。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM452

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【引证文献】
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1 韦超;;浅谈光电互感器在数字化变电站中的应用[J];技术与市场;2010年09期
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1 索寒野;集磁式OCT气隙磁场的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 付海艳;光学电流传感单元的性能研究与仿真分析平台的设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李深旺;GIS用光学电流互感器关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 钱占涛;胜利油田数字化变电站的研究[D];山东大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡德民;;介绍日本的几种互感器[J];变压器;1981年04期
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4 尚勇,李洪杰,严璋,郭天兴;光学电流传感器研究的历史与现状[J];电力电容器;2000年01期
5 张贵新;赵清姣;罗承沐;;电子式互感器的现状与发展前景[J];电力设备;2006年04期
6 任雁铭,秦立军,杨奇逊;IEC61850通信协议体系介绍和分析[J];电力系统自动化;2000年08期
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10 尚秋峰,杨以涵,于文斌,李岩松,张国庆,郭志忠;光电电流互感器测试与校验方法[J];电力系统自动化;2005年09期
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1 万磊;数字式光电互感器合并单元及二次接口的研究[D];华中科技大学;2005年
【共引文献】
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2 王献礼;;浅谈500kV 3/2接线保护死区[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年03期
3 刘扬;;单电源辐射状电网35kV变电所保护整定简便计算方法[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
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5 王薇;叶远波;;220 kV线路保护与断路器逻辑回路协调应用研究[J];安徽电力;2008年03期
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8 张双平;张汉雄;;小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J];安徽电力;2010年02期
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10 谢桂香;;感应电动势两种表示法的物理实质[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年03期
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1 刘扬;;单电源辐射状电网35kV变电所保护整定简便计算方法[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
2 王国海;隆丽;;浅谈数字化变电站中的基础技术[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
3 徐启峰;黄衍堂;;光学电流传感器测量模式的局限性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 唐海波;;浅析IEC61850在变电站通信网络中的应用[A];第十六届(2008年)华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会论文集[C];2008年
5 张菊兰;段卓平;黄正平;盖峰;;一种新颖的可重构数据存储压力仪[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年
6 徐俊娇;董小鹏;;一种新的光纤电压传感测量方案的分析与实验[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
7 韩蕾;;变电站自动化系统的研发现状及展望[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
8 傅纲林;吴国沛;梁晓兵;;广州地区220KV数字化变电站建设情况介绍和IEC61850标准在该站的实现情况[A];2007中国电机工程学会电力系统自动化专委会供用电管理自动化学科组(分专委会)二届三次会议论文集[C];2007年
9 文明浩;陈德树;尹项根;张哲;;等传变瞬时值差动保护分析[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
10 吴大立;尹项根;张哲;张中庆;;输电线路复合差动保护方案的研究[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
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1 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
2 杨丽;基于IEC 61850过程总线结构的数字化保护系统性能研究[D];山东大学;2010年
3 高广玲;电子式电流互感器传变特性及适应性保护原理研究[D];山东大学;2010年
4 李正天;高压线路保护动作特性分析及新原理研究[D];华中科技大学;2011年
5 柯硕灏;配网故障自诊自愈新原理与新方法研究[D];华中科技大学;2011年
6 韩国政;基于IEC61850的配网自动化开放式通信体系[D];山东大学;2011年
7 樊淑娴;信号注入法在有源配电网保护与控制中的综合应用[D];山东大学;2011年
8 李长云;半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究[D];山东大学;2011年
9 龙飞;基于WAMS的矿井电网参数关联保护系统的研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
10 李德臣;基于可拓理论的小电流故障选线方法研究[D];中国矿业大学;2010年
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1 李保勇;基于时序鉴别的井下低压供电网选择性漏电保护系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
3 狄东晗;矿井风机监控保护系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 姜涛;数字视频在多光轴动态同步检测中的应用[D];长春理工大学;2010年
5 王国帅;基于FPGA的USB接口协议及驱动技术研究[D];长春理工大学;2010年
6 于金淼;车载图像采集与处理系统的研究[D];长春理工大学;2010年
7 侯永将;中压配电网中性点接地方式研究[D];郑州大学;2010年
8 张柯;逆变式磁粉探伤机的关键技术研究[D];郑州大学;2010年
9 杨中波;自备热电厂工程电气部分研究设计[D];郑州大学;2010年
10 罗小军;基于VFC的电子式电流互感器的设计[D];山东农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李红斌,陈庆,刘延冰,汪本进;相间磁干扰对点式光学电流互感器影响的研究[J];传感器技术;2004年04期
2 尚勇,李洪杰,严璋,郭天兴;光学电流传感器研究的历史与现状[J];电力电容器;2000年01期
3 王晓菁;;光学电流互感器的研究方向与现状[J];电力科学与工程;2008年02期
4 张贵新;赵清姣;罗承沐;;电子式互感器的现状与发展前景[J];电力设备;2006年04期
5 罗承沐;张贵新;王鹏;;电子式互感器及其技术发展现状[J];电力设备;2007年01期
6 吴伯华;李红斌;刘延冰;;电子式互感器的使用现状及应用前景[J];电力设备;2007年01期
7 任雁铭,秦立军,杨奇逊;IEC61850通信协议体系介绍和分析[J];电力系统自动化;2000年08期
8 刘晔,王采堂,苏彦民,张赟,邹建龙;电力系统适用光学电流互感器的研究新进展[J];电力系统自动化;2000年17期
9 申烛,王士敏,罗承沐;一种电子式电流互感器的研制[J];电力系统自动化;2002年18期
10 申烛,梅志刚,赵伟,罗承沐;虚拟仪器技术在电子式电流互感器研制中的应用[J];电力系统自动化;2003年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张继辉;穆晓曦;崔亦斌;张法江;;浅谈互感器及其在使用中应注意的若干问题[A];2007'第十二届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李岩松;高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D];华北电力大学(北京);2004年
2 罗毅;电力系统安全监控的理论及方法研究[D];华中科技大学;2004年
3 尚秋峰;光学电流互感器实用化方法的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
4 罗苏南;组合式光学电压/电流互感器的研究与开发[D];华中科技大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 索寒野;集磁式OCT气隙磁场的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 冯瑞颖;起偏器偏振参数对光学电流传感器输出特性的影响[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 姜雪松;高压大功率变频器中光纤电流电压检测系统的研究[D];沈阳工业大学;2005年
4 吴强;线性双折射温度特性对光学电流互感器影响的理论预报[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 欧阳春梅;光学玻璃电流传感头内线性双折射及Verdet常数的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 张雪原;法拉第镜式光学电流互感器的理论研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 李静;电力系统中电子式互感器的研究[D];山东科技大学;2006年
8 高迎霞;电子式电流互感器高压侧电路及电源的研究[D];燕山大学;2006年
9 周佺宪;110kV数字变电站的应用研究[D];昆明理工大学;2007年
10 王涛;电子式电流互感器中数据通信的研究[D];华中科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 付海艳;光学电流传感单元的性能研究与仿真分析平台的设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 吴磊;干涉测量技术在光学电流互感器中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李深旺;GIS用光学电流互感器关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔峨,安作平,罗承沐,王廷云;光电式电流互感器的开发与应用──21世纪互感器技术展望[J];变压器;2000年01期
2 乔峨,安作平,罗承沐;应用在混合式光电电流互感器中的Rogowski线圈[J];变压器;2000年05期
3 聂一雄,尹项根,张哲;光学电压互感器设计中若干问题的探讨[J];变压器;2001年04期
4 易本顺,刘延冰,李尔宁;光学电流传感器的一种间接补偿方法[J];传感技术学报;1996年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李岩松;高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D];华北电力大学(北京);2004年
【相似文献】
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2 李红斌,刘延冰;光学电流互感器温度补偿方法[J];仪表技术与传感器;2004年04期
3 刘青,王增平,徐岩,焦彦军,曲艳华;光学电流互感器对继电保护系统的影响研究[J];电网技术;2005年01期
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1 许德胜;曹阳;叶国雄;余春雨;吴士普;;基于DSP的光学电流互感器信号处理[A];坚持科学发展观 推进自主创新 促进国家创新型城市建设——武汉市第二届学术年会论文集[C];2006年
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6 赵继元;陶剑光;张双红;白艳霞;张少强;李晓媛;许映龙;姚小宝;田德州;商孝涛;李秀英;;颅面创伤诊断中MSCT三维重建的应用体会[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(上)[C];2007年
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9 夏曙;曾来春;蒋蓁;李金铁;郑朝晖;朱小荣;冯建华;;头脑风暴-模拟和混合信号测试的机遇和挑战(英文)[A];第五届中国测试学术会议论文集[C];2008年
10 孙润宇;冯杰;;数字音视频接口现状与发展[A];2008年声频工程学术交流年会论文集[C];2008年
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2 品文;中国数字接口产业联盟成立[N];国际商报;2006年
3 记者  孙文博;数字接口阵营对弈 锁定PC、TV间[N];中国电子报;2006年
4 方勇;玛雅打开DVI大门[N];电子资讯时报;2003年
5 记者  胡洪森;数字接口三强相争 HDMI屈尊邀宠[N];中国电子报;2006年
6 记者  任爱青;DisplayPort芯片首推,数字接口市场再起波澜[N];中国电子报;2006年
7 记者 黄鑫;数字接口产业联盟成立[N];经济日报;2006年
8 上海 钱可栋;“高清”接口再次升级 用户购买需慎重[N];中国电脑教育报;2006年
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10 深圳 张传轮;高清多媒体接口HDMI和高带宽数字内容保护HDCP简介[N];电子报;2007年
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1 张健;光学电流互感器的抗磁场干扰技术和数字化技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 李岩松;高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D];华北电力大学(北京);2004年
3 康崇;法拉第镜式光学电流互感器研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 尚秋峰;光学电流互感器实用化方法的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
5 邱红辉;电子式互感器的关键技术及其相关理论研究[D];大连理工大学;2008年
6 陈金玲;基于比较测量法的光学电流互感器研究[D];华中科技大学;2007年
7 任清荣;基于以太网的数控系统数字接口技术研究[D];华中科技大学;2008年
8 黄智宇;基于IEC61850的变电站网络通信及装置的研究[D];大连理工大学;2008年
9 张艳;直流输电系统的光纤电流测量技术[D];华中科技大学;2008年
10 刘晓瑜;ZF-7玻璃线性双折射对光学电流传感器输出性能的影响[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周浩;自适应光学电流互感器微弱信号检测方法的研究与实现[D];华北电力大学(北京);2010年
2 吴磊;干涉测量技术在光学电流互感器中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李深旺;GIS用光学电流互感器关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 郝兆荣;块状玻璃光学电流互感器的优化[D];曲阜师范大学;2012年
5 索寒野;集磁式OCT气隙磁场的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 吴峰;用于小电流测量的光学电流互感器研究与设计[D];山东科技大学;2011年
7 何京宇;基于DSP的光学电流互感器测试平台的研制[D];中国石油大学;2010年
8 李炜;基于自适应技术的组合式光学电流互感器的研究[D];华北电力大学(北京);2003年
9 王梅;有源光学电流互感器的高电位电源研究[D];华北电力大学(北京);2004年
10 姜海丽;反射膜温度特性对BGOCT灵敏度影响的理论研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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