光电混合式高压电流互感器关键技术及应用系统研究

随着电网规模的迅速扩大及智能化进程的推进，新型光电电流互感器成为国内外研究的热点。提出一种高准确度、高可靠性的数字化光电混合电流互感器新方案。研究互感器结构、信号获取、传输及高压侧光纤耦合光推动电源技术：Rogowski线圈作为传感探头在高压侧获取被测电流，经A/D转换后由发光二极管(LED)形成光脉冲信号，经光纤传输到低压端进行信号处理，高低压电路之间绝缘；设计自适应调节光推动电源，低压区激光器(LD)将电能转换为光能，经光纤传送至高压侧变为电能给转换探头和电路供电，反馈回路实时调整光源输出功率，提高LD和光电池寿命；数字化微功耗设计，保证LD供能的功率要求；采用提升小波去噪及突变信号捕捉算法，实现实时去噪及暂态信号分析。该研究对丰富和发展光电传感器技术、光纤的信号功率传输及信号处理具有重要理论意义和科学价值，可为电网保护、测量、控制和故障诊断等提供必需的信息，对实现智能电网有积极作用。

本项目针对光电高压电流互感器关键技术及应用系统展开研究工作。研究互感器结构、信号获取、传输及高压侧光纤耦合光推动电源技术，解决现有传感器检测方法中测量准确性、可靠性以及高压侧供能等问题。将Rogowski线圈作为传感探头在高压侧获取被测电流，经A/D转换后由发光二极管（LED）形成光脉冲信号，经光纤传输到低压端进行信号处理，高低压电路之间绝缘；设计了自适应调节光推动电源，低压区激光器(LD)将电能转换为光能，经光纤传送至高压侧变为电能给转换探头和电路供电，反馈回路实时调整光源输出功率，提高了LD和光电池寿命；数字化微功耗设计，保证了LD供能的功率要求。.电流互感器是电力系统中主要监控设备之一。其测量结果精度及分析结果均应满足实际应用要求。有效的信号处理技术，不仅可以保证测量精度，还可以使系统在更多的工程领域应用。本项目将相模变换和提升小波算法相结合用于输电线路短路故障检测，有效检测出故障信号的奇异点，且定位迅速，满足实时性要求；提出线路折合中点和HHT方法相结合的双端行波测距方法，不受介质种类的影响，解决了混合线路中参数不连续这一问题，有较高的测距精度；滑动去趋势波动分析方法通过滑动窗构建波动参数曲线，不仅对扰动时刻进行准确定位，而且可以确定电压暂升、暂降等典型暂态扰动的电压波动幅值，该方法在抵御噪声干扰方面更具优越性，可实现电能质量扰动检测及电能质量分析；通过极大联合熵混沌系统识别新方法，有效地重构原系统的相空间，可作为有效的电力系统分析及预测的分析理论基础；由于电力信号十分复杂，直接从信号中很难得到需要的信息。基于经验模态分解EMD方法对信号进行分解，解决信号中复杂干扰的滤除问题，经过混沌Duffing振子检测，可靠检出被测量；提出了一种基于复杂系统辨识的方法，先将电流信号转为有用的符号模型，再通过ε机理论的应用，试图揭示观测信号中隐含的状态信息，构建出隐含的系统模式，对时间序列所反映出的具体模型进行状态识别。通过统计复杂度以及状态数等参数对系统的状态进行有效的辨识，可以实现故障线路诊断。