發(fā)布時間：2020-03-30 04:55

【摘要】：隨著環(huán)境問題的日益加重,可再生能源發(fā)電比例逐漸提高,高壓直流輸電系統(tǒng)逐步取代傳統(tǒng)輸電系統(tǒng),直流電流互感器為系統(tǒng)中的線路控制、計量、保護等環(huán)節(jié)提供輸入信號,是高壓直流輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。光學直流電流互感器具有測量頻帶寬、動態(tài)測量范圍大、可直接與數(shù)字設(shè)備接口通信等優(yōu)點,能很好地滿足智能電網(wǎng)的需求,因此研究一種高精度的光學直流電流互感器對于高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。然而,光學電流互感器直接用于直流測量時仍存在輸出信號信噪比低和信噪頻帶重疊等問題,這些問題會直接影響光學直流電流互感器的測量精度。為了解決上述問題,本文從改進傳感單元材料和信號處理算法兩方面入手,主要進行如下工作:首先,本文建立傳感系統(tǒng)的數(shù)學模型對各個環(huán)節(jié)的輸入輸出量進行分析,得出傳感系統(tǒng)的噪聲主要來自光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的結(jié)論,分析噪聲特性作為后續(xù)提出信號處理算法的理論基礎(chǔ)。提出采用TGG晶體作為傳感材料,利用其費爾德常數(shù)較高的特點來提高輸出信號的信噪比和測量靈敏度。搭建法拉第光學實驗平臺,對比TGG晶體與ZF-7磁光玻璃的傳感性能。研究TGG晶體的費爾德常數(shù)理論,并通過溫度實驗對其溫度特性進行探究,最終根據(jù)溫度特性提出一種溫度補償方案。其次,本文提出一種基于多重自相關(guān)算法和鎖定放大器的二重相關(guān)檢測算法。通過仿真對比不同信號處理算法的測量誤差并探究信噪比對測量誤差的影響。針對電力暫態(tài)信號,本文提出一種加窗二重相關(guān)檢測算法,對仿真得到的短路電流進行信號處理以驗證暫態(tài)算法的有效性,研究窗函數(shù)的長度對信號處理效果的影響,并確定窗的長度。最后,建立光學直流測量系統(tǒng)模型并搭建出一套完整的實驗平臺,包括硬件系統(tǒng)以及基于Labview的軟件系統(tǒng)。通過穩(wěn)態(tài)實驗對比不同傳感材料和信號處理算法的測量誤差以驗證本測量系統(tǒng)的優(yōu)越性。穩(wěn)態(tài)實驗表明,本測量系統(tǒng)的線性度良好,可以有效降低測量誤差,將測量誤差控制在0.3%左右。通過暫態(tài)實驗驗證了本系統(tǒng)用于暫態(tài)信號測量時的可行性,暫態(tài)實驗中幅值誤差為0.5%,能夠反映待測電流的波形及幅值,滿足暫態(tài)測量要求。
【圖文】：

圖 1-1 零磁通式直流互感器原理圖初，國內(nèi)外首先展開了基于比較儀原理的直流測量方案的研究，式直流電流互感器的雛形。20 世紀初，歐洲學者和美國科學家相平衡理論的直流電流互感器展開研究[27,28]，，世界上第一臺基于磁直流電流互感器于 1936 年研制成功。1953 年，A.HOBSON 提出

圖 2-6 溫度實驗平臺平臺如圖 2-6 所示。溫度控制由溫控箱實 TGG 晶體作為傳感單元，將其置于溫控箱變化時，對不同溫度下 TGG 晶體的輸出特。由圖 2-7 可知，隨著溫度的升高，輸出特
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM452;TM933.1

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本文編號：2607071