直流光學電流互感器的信號處理技術研究本科畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 噪聲濾波器將噪聲控制在20kHz以下。噪聲的類型包括高斯白噪聲和1/f噪聲，這些噪聲均可由LabVIEW模擬給出，調制信號及解調信號用信號發生器生成，高通濾波及低通濾波功能由濾波器模塊實現。根據仿真結果，當高通濾波器選擇不同的截止頻率時，輸出直流值與輸入直流值呈現不同的純屬關系。設，式中為輸出直流，為輸入直流，為系數，為常數，則對于不同的截止頻率下輸出與輸入直流值之間的關系如表41所示，高通濾波器截止頻率的選定主要取決于光電探測器所帶來的內部噪聲。表41輸入、輸出直流的線性關系高通濾波器截止頻率（kHZ）3031323334kb通過這種純屬關系對輸出電流進行修正，即對于仿真中輸出的電流值，反推出輸入電流，再與輸入的電流值的準確值進行比較分析。經研究發現，當高通濾波器的截止頻率選取不同的值時，滿足國家規定的標準。用LabVIEW中的信號檢測模塊對不同頻率下的輸入、輸出噪聲電壓有效值進行了測量，測量結果顯示，經低通濾波器后輸出噪聲幅值明顯減小。經過測量，（.）左右，針對直流光學電流互感器弱信號強噪聲的特點，（.）間的十個輸入電流值對輸入信噪比和輸出信噪比進行測量，信噪比，其中和分別為信號及噪聲電壓的有效值，得到的信噪比曲線如圖45所示。圖45 輸入、輸出信噪比曲線（.）時，未采用調制解調法時，信噪比達到27dB，經過調制解調信號處理后，輸出信噪比達到54dB，%。（.）時，未采用調制解調法時，信噪比達到27dB，經過調制解調信號處理后，輸出信噪比達到54dB，%。（.）（.）變化時，輸出信噪比就快速減小，達到25dB，%，而未采用調制解調法時，信噪比達到47dB。（.）開始增加時，由于信號增加而噪聲不變，輸出信噪比可以超過54dB，%的測量精度，如圖46所示。圖46 直流電流檢測誤差曲線圖由此可見，利用調制解調的微弱信號檢測方法對直流電流進行微弱信號檢測，信噪比有了明顯的改善，噪聲得到了有效濾除。本章針對基于調制解調法的直流光學電流互感器的直流電流測量展開研究，設計了測量系統框圖，推導了測量過程的相應公式，并在LabVIEW環境下進行了仿真。仿真結果證明，所設計的測量系統能夠有效消除系統中的噪聲，輸出信噪比有了明顯改善。第5章 總結與展望現階段，高壓直流輸電已在我國得到了快速發展，直流電流互感器是直流系統中測量與保護的最基本單元，其性能的優劣直接關系到直流輸電設備的安全以及運行的穩定性。隨著電力系統傳輸容量的不斷增長，傳統的直流互感器暴露出越來越多的缺點，難以適應我國迅速發展的高壓直流輸電事業的需求。而基于法拉第磁光效應的直流光學電流互感器以其種種優點發展迅速，必將取代傳統的電流互感器。但是直流光學電流互感器在實用化的道路上依然存在一些問題。本文針對直流光學電流互感器的信號檢測展開研究。論文取得了如下成果：1 基于法拉第磁光效應設計了直流光學電流互感器的結果，其中光學傳感部件采用了直通式光路結構，從而提高了光學電流互感器的運行穩定性。通過對直流光學電流互感器在測量過程中引入的內部噪聲及其信噪特性進行理論分析和試驗，驗證了其存在噪聲與信號頻帶相重疊的問題，無法用傳統的器方法進行噪聲濾除，需要采用微弱信號檢測技術實現對直流電流和諧波電流的準確測量。2 分析和比較了微弱信號檢測的各種方法，包括調制隨機共振、相關檢測、小波分析、希爾伯特黃、混沌理論、二維相干技術、取樣積分與數字式平均法、鎖定放大器、自適應噪聲抵消法、調制解調法等，針對直流輸電系統電流測量的要求，確定采用調制解調方法對直流輸電線路上的直流電流進行測量，采用相關檢測方法測量直流輸電線路的諧波電流。3 針對基于調制解調法的直流光學電流互感器的直流電流測量展開了研究，設計了測量系統框圖，推導了測量過程的相應公式，并在LabVIEW環境下進行了仿真。仿真結果表揚，所設計的測量系統能夠有效消除系統中的噪聲，輸出信噪比較調制解調前有了明顯改善，，被沒電流在（）。 工作展望基于法拉第磁光效應的高壓直流光學電流互感器從理論上不僅能夠測量直流電流，還能實現對諧波電流的測量。但是在其實用化道路上依然存在一些問題，比如溫度對傳感頭的影響，使得測量精度不準確的問題，以及長期運行穩定性的問題。隨著我國高壓直流輸電事業如火如荼的開展，相關的直流檢測和保護設備的國產化顯得越來越重要。信號檢測與處理是一項艱苦的工作，由于時間緊迫，本文的研究內容是在較理想的善下進行的，沒有考慮到諸多外界因素諸如環境溫度對信號檢測過程中產生的影響，只是在理論分析的基礎上進行的仿真分析和初步的實驗研究，盡管誤差分析能夠滿足國家標準，但在現場環境下是否依然準確，有待進一步的研究。在本文研究內容的基礎上，還有如下內容有待深入：1 針對基于調制解調法的直流光學電流互感器的直流電流測量系統，對影響誤差的各種因素進行詳細的分析，在此基礎上，研究提高直流光學電流互感器的精度的措施，最終實現直流光學電流互感器的實用化。2 實現交流調制電流源，進一步提高交流調制電流源的穩定性和可靠性。3 在考慮外界溫度影響的前提下，對本文提出的理論和設計的測量系統進行驗證，并在此基礎上研究當環境溫度變化時提高直流光學電流互感器的測量性能的方法。參 考 文 獻[1] 徐雁. 光電直流電流及諧波電流互感器的研究[D]. 武漢：華中科技大學博士論文 2004[2] 劉金亮，鐘輝煌，[J]. ：5456[3] [M] 北京：高等教育出版社，2005[4] 袁國勝，[J].，31(2):1517[5] [D].北京：華北電力大學碩士論文，2000[6] 孟潞，法拉第直流電流測量系統的實用化研究，2011年碩士學位論文，華北電力大學[7] 馬大千，直流光學電流互感器信號檢測技術研究，2008年碩士學位論文，華北電力大學[8] 徐雁，張艷，朱明鈞，2005，29（22）：87~90[9] 張德賽，羅道軍，,1999，2：53~55[10] ,24(2):34~36[11] ：[博士學位論文].北京，華北電力大學電氣與電子工程學院，2004[12] ：[碩士學位論文].武漢，華中科技大學電氣學院，2005[13] ，2008，7（15）：12~14[14] 張健，及洪泉，遠振海，李巖松，2007，33（5）：32~36[15] ：清華大學出版社,2004[16] ：[博士學位論文].杭州，激勵大學研究生院，2003[17] 張文愛，2006，37（3）：281~283[18] 朱志宇，姜長生，張冰，2005，24（5）：65~68[19] 陳華敏，師學明，2004,24(2):118~122[20] 鄒燕，馮麗爽，張春熹，2005，42（479）：15~18[21] 李巖松，張國慶，于文斌，楊以涵，高曙，2003，27（11）：64~67[22] and parison of detection methods in magnetic TRANSACTIONS ON , and ,Digital Commuications,Boston:Kluwer Academic Publisher,1988[23] Paul Horowitz,Winfield Hill(美).：電子工業出版社，2005[24] ,and and vibration insensitive fiberoptic current ,2002,67~276[25] Robert Bishop(美).：電子工業出版社，2005[26] and current sensor using a Signac :, , 1988, 791~796[27] John Kenney, Richard Carley,Roger ,et Decision Feedback Equalization for Saturation TRANSACTIONS ON ,JULY 1993,2160~2171[28] ，2005，33（14）：11~14[29] 微弱信號檢測方法的應用研究：[碩士學位論文].北京，華北電力大學，2003[30] ，2000，2：56~60 致 謝衷心感謝導師李巖松對我的關心的教誨，從論文的選題到中期檢查到最終論文的完成無不滲透著老師的心血。李老師對學生在學業上嚴格要求，在生活上關心愛護，這些都令我銘記在心，李老師的博學多聞和寬廣的胸襟令我終生難忘。當我遇到困難時李老師的指導和教誨讓我有勇氣和信心戰勝學習中的難題。在此向李老師表示崇高的敬意和深深的感謝。同時還要感謝電氣0810的全體同學及我們的班主任徐衍匯老師，在大學四年的生活里對我學習和生活上無微不至的關懷，在這四年的生活里我們建立起深厚的師生情誼和同學友情，班級生活讓我終生難忘。和他們共度的時光將是我最美好的回憶。最后感謝我的父母和親人是他們含辛茹苦供我讀書，對我的學業一如既往的支持和鼓勵，他們的付出我將用一生來報答。