全光纤电流互感器控制电路设计.pdf

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1、全光纤电流互感器控制电路设计温伟峰，李建中，张登洪(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900)摘要：论述了全光纤电流互感器检测和控制原理，以单片FPGA为控制核心设计了全光纤电流互感器信号检测与控制硬件电路，并对关键部件指标和检测控制方法进行了分析和讨论。结合前端光纤电流传感头搭建了全光纤电流互感器装置。经实验测试，其在额定一次电流100A～4000A范围内均实现了0．2S级测量准确度，满足电力电网对电流互感器测量准确度的要求。关键词：光纤电流互感器；闭环控制；FPGA；测量准确度中图分类号：TP212．14；TN911．7文献标识码：A文章编号：0258—7998f

2、2014)02—0081—04ThecontrolcircuitdesignforfiberopticcurrenttransducerWenWeifeng，LiJianzhong，ZhangDenghong(InstituteofFluidPhysics，CAEP，Mianyang621900，China)Abstract：thetopologyandoperationalprincipleoffiberopticemxenttransducerareintroduced．Asignaldetectionandcon—trolhardwarecircuitforfiberopti

3、ccurrenttransducerwasdesignedbaseonasingleFPGA，theparameterofkeycomponentsandcontrolmethodareanalyzedanddiscussed．Meanwhile，theexperimentequipmentwasdesignedusingthiscircuitcombinedwithfiber-currentsensorhead．．Theresultshowsthatitcansatisfytheaccuracyrequirementsofthe0．2Sclassmeasuringelectron

4、ictransducerwithinrangefrom100Ato4000A，meetingtheelectricalpowergridforthecurenttransformermeasurementaccuracyrequirements．Keywords：fiberopticcurrenttransducer；closed-loopcontrol；FPGA；measurementaccuracy电流互感器作为高压电网检测主要设备，不仅为电理算法，虽然可以获得非常高的控制精度，但系统结构能的计量提供参数，而且是为继电保护提供动作的依相对复杂，可靠性下降。随着FPGA技术的发展

5、，FPGA据。随着国家智能电网和特高压电网的发展，传统电磁不仅被用来进行精密时序控制，而且可以实现复杂数字式电流互感器逐渐暴露出其致命缺陷，例如高电压等级信号处理功能。本文利用FPGA来实现精密时序控制的时绝缘极为困难、更高电压下易磁饱和导致测量精度下同时，实现非常复杂的信号处理算法，并以FPGA为核降等⋯。相比之下，光纤电流互感器具有抗电磁于扰能心器件完成光纤电流互感器信号检测和控制电路设计，力强、绝缘可靠、测量精度高、结构简单和体积小巧等诸利用该电路控制光纤电流互感器传感头进行电流测试多优点，是当前研究热点[2-31。作为光纤电流互感器的核和标定。试验结果表明，系统控制精度达到

6、0．2S级测量心部件，其检测和控制电路对电流检测精度和范围具有准确度的要求。非常重要的影响。1全光纤电流互感器信号检测与控制原理目前检测和控制电路实现主要有两种方案，一种是全光纤电流传感技术是利用法拉第效应来实现电以数字信号处理芯片(DSP)为核心[4-51，由于DSP的速度流检测的，当一束线偏振光通过处于磁场中的物质时，越来越快，使得DSP成为很多数据处理和信号检测方案该偏振光的振动面会发生一定的旋转，从而可通过对此的首选，但在时序控制方面是其瓶颈，由于时序控制精旋转角的测量来获得磁场及产生磁场的电流的信息，其度和速度直接影响光纤电流互感器的检测精度，所以该中振动面的旋转角可由式

7、(1)得出：方案控制精度提高有限；另一种是以现场可编程门阵列f：V『H·dl(1)(FPGA)和DSP为核心器件[6-71，结合两者的优点，利用JFPGA来完成系统时序控制，DSP实现各种数字信号处式中：为磁致法拉第偏转角；V为光纤的Verdet常数；8】《电子技术应用》2014年第40卷第2期日为磁场强度；f为光与磁场之间相互作用的距离。此完成系统的一次闭环反馈。此外，阶梯波台阶高度数法拉第效应的本质为磁致圆双折射，其解释是：线据经数字滤波后由异步串行收发器(UAR