反射式光纤电流互感器随机漂移误差建模方法及误差机理研究

Random drift is an urgent issue to be settled in the applied research into optical fiber current transformer. Taking modeling methods and error mechanism of random drift in refelective fiber optical current transformer(R-FOCT) as the research objects, this project carries out research in accordance with the following steps. Firstly, models of light wave interference in R-FOCT are set up based on light wave coherence and polarization theory, and then based on phase modulation and demodulation theory, models of closed-loop optical signal detection in R-FOCT are set up. Secondly, with above models, the light wave reciprocity in R-FOCT is explored, laws of the Faraday nonreciprocal phase variation are studied, and influence on random drift by Faraday nonreciprocal phase are discussed, then, random drift error mechanism and error suppression methods in R-FOCT are proposed. Finally, simulation and experimental verification are performed. In theory, this project builds analysis models of random drift error in R-FOCT, including light wave coherence model, light wave polarization model, closed-loop signal detection model, etc. In application, analysis methods of random drift error mechanism in R-FOCT are proposed, physical measures and optimal design methods to suppress random drift errors in R-FOCT are proposed. This project is to clear random drift error mechanism in R-FOCT, to provide a theoretical basis for optimizing the physical parameters of R-FOCT, and the final purpose of this project is to improve accuracy and reliability of R-FOCT.

随机漂移是光纤电流互感器在应用研究中急需解决的难题。以反射式光纤电流互感器（R-FOCT）随机漂移误差建模方法及误差机理为研究对象，首先，建立基于光波相干性、光波偏振性理论的R-FOCT光波干涉模型，建立基于光波相位调制解调理论的R-FOCT闭环信号检测模型，其次，以上述模型为基础，探讨R-FOCT的光波互易性，分析Faraday非互易性相位的变化规律及对随机漂移的影响，提出随机漂移误差机理及误差抑制方法，最后，进行仿真及实验验证。通过本项目的研究，在理论层次上，建立R-FOCT随机漂移误差特性相关的光波相干性、偏振性、闭环信号检测等分析模型；在应用层次上，提出R-FOCT随机漂移误差机理分析方法，提出抑制随机漂移误差的物理措施及优化设计方法。本研究旨在明确随机漂移误差机理，为优化R-FOCT物理参数提供理论依据，提高R-FOCT精度和可靠性。

光纤电流互感器（FOCT）是智能电网中重要的传感测量设备之一，随机漂移是FOCT应用中急需解决的难题。以反射式光纤电流互感器（R-FOCT）随机漂移误差建模方法及误差机理为研究对象，研究R-FOCT的光波相干、光波互易、光波偏振态、电光相位调制解调以及信号融合特性，建立R-FOCT随机漂移误差特性相关的光波相干性、偏振性、闭环反馈信号处理、总方差修正误差等分析模型，提出R-FOCT随机漂移误差机理分析方法，阐明误差机理，提出抑制随机漂移误差的物理措施、优化设计方法以及滤波算法。.针对光波相干性误差，研究R-FOCT的光波干涉特征理论，结合R-FOCT宽谱光波的低相干性特点，构造适合于R-FOCT的光波干涉与随机漂移误差之间相关联的函数模型，获得相干性随机漂移误差特性。.针对光波偏振态误差，分析R-FOCT光波偏振态特性，探讨偏振态的演变规律及其对随机漂移误差特征的影响，构造庞加莱分析模型，理论计算和仿真不同偏振模式下的漂移特征。.针对闭环反馈误差，结合信号调制解调过程，构建闭环信号处理反馈模型，探讨方波、阶梯波调制信号、电光相位转换系数等因素对闭环反馈控制系统稳定性的影响，并获得调制相位畸变对漂移误差的影响规律。.针对随机误差特性评估中，相关时间较大时，方差估计数据震荡剧烈的问题，提出采用总方差法改进修正，拟合各项随机误差系数，有效辨识R-FOCT随机误差源。建立R-FOCT随机误差ARMA模型，并采用改进卡尔曼滤波方法抑制随机误差。.实验验证R-FOCT随机漂移误差相关的建模方法、误差机理、误差评估方法以及优化措施的合理性。.本研究展现了R-FOCT随机漂移误差特性，揭示漂移误差机理，提出漂移误差源定位与抑制方法，优化互感器物理结构参数，最大限度地抑制随机漂移误差。具有学术研究意义，更有助于推进光纤电流互感器的工程化应用。发表期刊论文14篇、会议论文3篇，其中SCI检索8篇，EI检索期刊5篇，申报发明专利7项，其中授权3项，参与获得江苏省科技进步二等奖、云南电网科技进步一等奖、中国电力科学技术奖二等奖。