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微分光纤干涉式高压电流传感器的设计

张秋婵

  本文针对目前电力系统中采用电磁式电流互感器测量和监控大电流时所存在的有关问题,研究设计了一种微分光纤干涉式高压电流传感器。与基于法拉第磁光效应以及混合型光纤电流传感器的研究方案相比,本系统避开了高压端取电源以及解决光纤特性受温度影响严重的困难。高压电流通过Rogowski线圈转化的电压量来调制绕在压电陶瓷上的光纤,采用微分光纤干涉仪检测相位变化量。系统结构简单,动态测量范围大,对外界缓变量(如温度)的影响不敏感。系统采用Rogowski线圈作为第一敏感元件,把它转换的电压量加在压电陶瓷上来调制光的相位。Rogowski线圈结构简单,无需电源,不存在磁饱和现象。文中推导了整个传感头的数学模型,并分析了它的噪声特性,证明了Rogowski线圈接压电陶瓷的传感头结构具有很好的测量线性度。光相位检测要求具有大的线性输出范围,以及能够进行正交干涉。在微分干涉理论的指导下,文中设计出应用于本系统的干涉仪结构,该干涉仪使调制相位被压缩了上百倍,扩大了动态测量范围,而光路中采用的3×3光耦合器巧妙地实现了两路光的正交干涉,并简化了光路结构。文中不仅推导出光路的数学模型,而且设计了两种光纤干涉仪,以及三相电流测量中的微分光纤干涉光路结构。对光强信号的检测,文中设计了前置放大电路,并进行了详细地分析,给出了电路中各元器件的选择原则;根据微分光纤干涉仪光路结构要求,设计了带通滤波和积分电路。论文最后用实验验证了上述理论及设计的正确性,给出了实验结果及该系统的性能参数。……   
[关键词]:光纤电流传感器;光纤干涉仪;Rogowski线圈;相位调制;相位 压缩
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:燕山大学2001年