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本文在分析了当前直流光电电流互感器的研究现状后,结合西北-华北灵宝背靠背直流换流站工程,给出了以分流器和空心线圈为传感器、以光纤传输信号和能量、结合光电技术、微计算机技术的一个完整的新型光电式直流电流互感器的研究方案,并对其进行了理论分析和实验研究,完成了互感器的样机及全部型式试验,通过了相关部门的鉴定。
作为测量主直流电流的分流器是整个传感头的核心,用分流器测量直流大电流的优点是结构简单,不需要辅助电源,性能稳定可靠,测量的准确度不受磁场的影响。但由于分流器功率消耗大,从而引起发热出现附加误差,所以分流器一般仅用于测量10kA以下的电流。若结合光纤进行信号传输,则可大大简化高压绝缘结构,实现高低压电隔离。本文在分析了分流器的测量原理和主要特性后,给出了分流器的设计,同时对分流器的交、直流温升特性进行了分析。
作为测量主直流电流中谐波分量的空心线圈是传感器的另一组成部分,其精度直接影响着整个谐波测量的精度,阐述了空心线圈的工作原理,指出了其测量特点,并对其幅频特性进行了分析。针对幅值高达100A以上的谐波源难以获得的状况,提出了等安匝的校验方法。
信号处理部分是光电互感器最终实现的基础,分别给出了直流和谐波信号的处理原理和具体实现。根据采集到的直流和谐波信号的不同特点,采用了不同的光电和电光转换形式,实现了直流信号处理电路的低功耗设计,给出了光供能的具体实现方案,完成了光供能和低功耗设计的完整结合。
在电磁兼容、绝缘设计及整个OCT的试验技术方面,做了相应的研究,对其全部试验及其样机的挂网试运行情况进行了介绍,给出了样机的试验结果。