混合式光电电流互感器（HOCT）的研究

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1、摘要本文研究一种新型电子式电流互感器的原理及其实现，该互感器通过光纤实现高低压之间的数字信号传输，又称之为混合式光电电流互感器(HOCT)。它将高电压、大电流量测技术、光纤导光技术、新型数据采集与复原技术及现代数字信号处理技术集为一体，是光学电流互感器研究领域的一个重要分支。论文首先提出基于低端控制采样的新型HOCT的原理方案，从硬件上解决HOCT中各相ADC的多路同时同步数据采集控制(涉及GPS触发的同时采样控制、准同步采样控制等)问题、串行数据同步传输问题、高端信息低端分享问题、模拟输出及数字接口问题等。理论推导和分析了具有弱电接口的适用于做HOC

2、T电流传感头的RogowsE线圈的量测原理、频率特性及误差特性，设计了两个RogowSh线圈并进行了实验研究，实验表明Rogowski线圈的量测线性度和频率性能优良、在低频段可以采用肛电路进行线圈电路等效。引入了对Rogowski线圈输出信号进行积分的有源积分器模型，分析了其误差产生的根源，提出了应对措施，并对线圈积分器组合的理想电路模型的频率特性进行了分析，对Rogowski线圈积分器组合的量测性能进行了实验研究，实验表明线圈积分器组合量测灵敏度高(10．6mV／A)、输出波形良好，可测量小到1A的电流信号，具有较宽的谐波量测范围(50次以上)和较高

3、的暂态响应性能。在研究光纤导光理论的基础上，设计了应用于HOCT高端电路与低端电路之间数字信号传输的数字光纤导光系统，对其接口电路和抗干扰性能进行了详细分析，并完成了实验测试，该数字光纤导光系统可满足HOCT的要求。完成了HOCT的硬件电路设计、前期软件设计和实验研究。系统采用传统电流互感器和Rogowski线圈两种电流感应元件，光纤作为高端和低端之间的信息传输通道和绝缘保障，是具有模拟量输出、数字量输出和PC机波形显示、数据分析及高端电路监测功能的电流量测系统。实验表明本系统可实现对高端采集板的串行同时同步采样控制和信息分享；模拟输入输出滞后时间小于

4、359s，波形畸变小：数字接口灵活、可与PC机实时通讯和在PC机控制下工作，整个系统功能较为完备。关键词：电流互感器Rogows硒线圈同步采样混合式光电电流互感器光纤导光系统AbstractAnewdesignofelectric·currenttransformerbasedonoptical-fibretransmitteranddigitalmeasuringtechniqueisproposedanddemonstratedexperimentally．It’Salsonamedthehybridopticalcurrenttransforme

5、r(HOCD．ThecurrentsensorisaRogowskicoilsoraconventionalCTandthereisadegreeofelectricalinsulationinherentasoptical—fibreisusedforconnectionsbetweenthehighlinepotential(HP)andthelowear'thpotential(LP)，alsodigitalsignalsaretransmitedbytwopiecesofoptic—fibenTheearthpotentialsectionis

6、areconstructionandprocessingunit,alsocontrollsthehighpotential’Sanalogue—digitalconversion(ADC)．IthasaninterfacetothePCISAbus．Asthedataisready，itisreadandstoredinthePCRAMmemory,andthePCwilldisplaythewaveofthemeasuredcurrentandtherecordedresultswillbeanalyzedbycomputingRMS，THDetc

7、．Thereisalsoartanalogsection．witllwhichtheanalogreplicaoftheHPsignalisalsoavailableattheLP．TheprototypeHOCTwiththeearthsectioncontrollingA／Dconversionhasbeendesignedandconstructed．TheprincipleandtechnologyofHOCTwillbeintroducedindetail．Itusesthefeaturesofsynchronizationsamplingt

8、echnologyanddiffersfromtheconventionalHOCTswimt