一種基于虛擬儀器技術(shù)的光纖電流互感器模型特性評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力互感器評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于虛擬儀器技術(shù)的光纖電流互感器模型特性評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子式互感器是智能變電站中一種重要的過程層設(shè)備，為智能變電站間隔層設(shè)備提供電流、電壓信息，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電能計(jì)量、故障錄波、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。電子式電流互感器實(shí)現(xiàn)了電流信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)測(cè)，為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電能計(jì)量等設(shè)備提供輸入信號(hào)。電子式電流互感器的特性對(duì)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的正確動(dòng)作有著重要的影響，特別是電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，要求保護(hù)快速動(dòng)作而有效。隨著智能電網(wǎng)、特高壓和柔性直流輸電技術(shù)的深入，對(duì)電子式電流互感器的特性提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳統(tǒng)電流互感器的特性測(cè)試評(píng)估已經(jīng)形成了統(tǒng)一的方法，而對(duì)光纖電流互感器的相關(guān)特性的研究較少。光纖電流互感器的穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)響應(yīng)特性是表征其可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的重要性能指標(biāo)，直接決定了光纖電流互感器的應(yīng)用范圍。光纖電流互感器的特性評(píng)估方法在一定程度上制約著光纖電流互感器精度的提高?，F(xiàn)有的電流互感器特性評(píng)估裝置大都使用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、升流器、調(diào)壓器、電流負(fù)載箱、互感器校驗(yàn)儀等試驗(yàn)設(shè)備，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量獲得電流互感器的指標(biāo)數(shù)據(jù)，通常只著眼于電流互感器的穩(wěn)態(tài)特性，如角差、比差等指標(biāo)，缺乏其他相關(guān)特性的評(píng)估工作，如暫態(tài)特性、響應(yīng)特性以及諧波特性。在實(shí)際變電站中，開展一次光纖電流互感器的特性評(píng)估工作，需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間，并且在特性評(píng)估工作中存在一些操作誤差及處理不準(zhǔn)確等問題，導(dǎo)致光纖電流互感器特性評(píng)估存在準(zhǔn)確性較差、測(cè)試過程繁瑣、效率低等方面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于虛擬儀器技術(shù)的光纖電流互感器模型特性評(píng)估方法，通過虛擬儀器技術(shù)建立電流互感器的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而進(jìn)行電流互感器的特性評(píng)估工作，測(cè)試過程簡(jiǎn)單，效率較高。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于虛擬儀器技術(shù)的光纖電流互感器模型特性評(píng)估方法，包括如下步驟；
[0006](1)采用虛擬儀器技術(shù)建立光纖電流互感器的數(shù)學(xué)模型，為一種閉環(huán)控制模型，光源發(fā)出干涉光波，經(jīng)光電探測(cè)器檢測(cè)干涉信號(hào)光強(qiáng)變化，經(jīng)過放大電路對(duì)檢測(cè)到的光電信號(hào)進(jìn)行放大，通過濾波電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入信號(hào)處理單元；形成閉環(huán)反饋電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)制電光相位調(diào)制器，完成相位調(diào)制器在光纖環(huán)中與外部電流導(dǎo)致的Faraday相移大小相等的非互易反饋補(bǔ)償相移，信號(hào)處理單元獲取補(bǔ)償相位后經(jīng)比例因子轉(zhuǎn)換得光纖電流互感器的電流信息，簡(jiǎn)化的模型閉環(huán)控制框圖以K1表示被測(cè)電流與相位差之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，K2表示與光電轉(zhuǎn)換系數(shù)、AD轉(zhuǎn)換系數(shù)以及數(shù)字解調(diào)半周期采點(diǎn)數(shù)有關(guān)的前向通道增益，K3表示模擬輸出端數(shù)模轉(zhuǎn)換及其驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)制器等各個(gè)環(huán)節(jié)增益之積，設(shè)定光纖電流互感器模型的參數(shù)，包括光纖的Verdet常數(shù)、電流強(qiáng)度、環(huán)繞電力導(dǎo)線的光纖匝數(shù)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型中各個(gè)比例環(huán)節(jié)的相互關(guān)系建立功能函數(shù)推導(dǎo)求解出系統(tǒng)傳遞函數(shù)；
[0007](2)采用虛擬儀器技術(shù)中的混合單頻信號(hào)發(fā)生方法模擬輸入常規(guī)電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過建立的光纖電流互感器數(shù)學(xué)模型，采用虛擬儀器技術(shù)的多態(tài)選擇方法分別完成光纖電流互感器模型幅頻、相頻、階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)特性的評(píng)估；
[0008](3)采用虛擬儀器技術(shù)的合并信號(hào)方法，合并輸入電流信號(hào)和采用虛擬儀器中的混合單頻信號(hào)發(fā)生方法產(chǎn)生的多次諧波電流信號(hào)，采用虛擬儀器技術(shù)的頻譜分析方法獲取輸出電流信號(hào)的幅值與相角，計(jì)算得出輸出電流信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)幅值、實(shí)際幅值、角差、比差，完成光纖電流互感器模型的諧波特性評(píng)估；
[0009](4)設(shè)置多種工況下的暫態(tài)電流信號(hào)，采用虛擬儀器技術(shù)的合并信號(hào)方法合并輸入電流信號(hào)和暫態(tài)電流信號(hào)，信號(hào)通過光纖電流互感器模型，采用虛擬儀器技術(shù)多態(tài)選擇方法輸出最終的電流信號(hào)，采用元素同址操作結(jié)構(gòu)方法計(jì)算互感器的暫態(tài)特性內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)光纖電流互感器模型的暫態(tài)特性評(píng)估。
[0010]優(yōu)選的，步驟(1)中采用虛擬儀器技術(shù)建立光纖電流互感器閉環(huán)數(shù)學(xué)模型，通過編程能簡(jiǎn)化光纖電流互感器模型的各比例環(huán)節(jié)，步驟(2)中采用的混合單頻信號(hào)發(fā)生方法產(chǎn)生所需電流信號(hào)，步驟(3)中采用的合并信號(hào)的方法處理電流信號(hào)，采用的多態(tài)選擇方法、頻譜分析方法完成諧波特性評(píng)估，步驟(4)中采用步驟(3)所述的合并信號(hào)方法和元素同址操作結(jié)構(gòu)方法完成暫態(tài)特性評(píng)估。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:評(píng)估簡(jiǎn)單、效率高、實(shí)時(shí)性好、準(zhǔn)確性高，便于修改與優(yōu)化所建立的光纖電流互感器數(shù)學(xué)模型各項(xiàng)參數(shù)，可以完成不同參數(shù)下光纖電流互感器模型的特性評(píng)估，有利于提高光纖電流互感器的測(cè)試效率，為光纖電流互感器的技術(shù)性能評(píng)估提供技術(shù)支持，最終為電子式電流互感器在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電能計(jì)量、故障錄波、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用提供強(qiáng)有力的試驗(yàn)論證。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的光纖電流互感器特性評(píng)估示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的光纖電流互感器的信號(hào)流程圖。
[0014]圖3是本發(fā)明簡(jiǎn)化后的光纖電流互感器閉環(huán)控制框圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的輸入電流信號(hào)的組成。
[0016]圖5是本發(fā)明的特性評(píng)估內(nèi)容分解示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明的光纖電流互感器特性評(píng)估方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，為光纖電流互感器特性評(píng)估方法示意圖，包括采用虛擬儀器技術(shù)的混合單頻信號(hào)發(fā)生方法產(chǎn)生輸入電流信號(hào)、采用虛擬儀器技術(shù)建立光纖電流互感器模型、信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理、特性評(píng)估四個(gè)過程。
[0019]如圖2所示，光源發(fā)出干涉光波，經(jīng)光電探測(cè)器檢測(cè)干涉信號(hào)光強(qiáng)變化，經(jīng)過放大電路對(duì)檢測(cè)到的光電信號(hào)進(jìn)行放大，然后通過濾波電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入信號(hào)處理單元，形成閉環(huán)反饋電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)制電光相位調(diào)制器，完成相位調(diào)制器在光纖環(huán)中與外部電流導(dǎo)致的Faraday相移大小相等的非互易反饋補(bǔ)償相移，信號(hào)處理單元獲取補(bǔ)償相位后經(jīng)比例因子轉(zhuǎn)換得到光纖電流互感器的電流信息。
[0020]如圖3所示，為本發(fā)明簡(jiǎn)化后的光纖電流互感器模型閉環(huán)控制框圖，分別以K1表示被測(cè)電流與相位差之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，K2表示與光電轉(zhuǎn)換系數(shù)、AD轉(zhuǎn)換系數(shù)以及數(shù)字解調(diào)半周期采點(diǎn)數(shù)有關(guān)的前向通道增益，K3表示模擬輸出端數(shù)模轉(zhuǎn)換及其驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)制器等各個(gè)環(huán)節(jié)增益之積。
[0021]如圖4所示，為本發(fā)明的輸入電流信號(hào)的組成，主要由常規(guī)電流信號(hào)、多次諧波電流信號(hào)和暫態(tài)電流信號(hào)組成。常規(guī)電流信號(hào)用于光纖電流互感器模型的頻譜、階躍和脈沖響應(yīng)特性評(píng)估，諧波電流信號(hào)用于光纖電流互感器