基于光學(xué)電流互感器的快速濾波處理方法

嚴(yán)宇恒 王建南 胡亞偉

文章把基于光學(xué)電流互感器的快速濾波處理作為研究對象，對其進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立、快速濾波算法編程和軟件實現(xiàn)等工作。

關(guān)鍵詞：光學(xué)電流互感器;快速濾波;測量精度。

引言

我國電網(wǎng)電壓的最高等級已經(jīng)達(dá)到了1000kV。現(xiàn)在，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器中一些嚴(yán)重的缺陷已經(jīng)越來越突出，難以滿足智能電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測、高精度的故障診斷、電網(wǎng)數(shù)字化等的發(fā)展需要;隨著電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，其絕緣造價也大幅提高。因此，研究者們已經(jīng)開始著手尋求更加適用的新型電流互感器?；诠鈱W(xué)傳感技術(shù)，將光電子學(xué)的方法應(yīng)用到電流互感器上，有人提出了一種光電式電流互感器。這種光學(xué)電流互感器因其光學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，在電力行業(yè)具有很好的前景。

現(xiàn)在通常使用數(shù)字信號處理系統(tǒng)測量一些弱小的信號，而且對于信號的實時處理能力要求頗高。這個過程在處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)和算法時，信號處理的速度就不能滿足其實時性要求了。

文章選用MATLAB實現(xiàn)信號處理的方法，對光學(xué)電流互感器的輸入信號進(jìn)行實時的信號處理。

一、典型光學(xué)電流互感器的分類

典型光學(xué)電流互感器的種類分為三種：全光纖式光學(xué)電流互感器、塊狀光學(xué)電流互感器和集磁環(huán)式光學(xué)電流互感器，這三種互感器的主要區(qū)別在于傳感頭的結(jié)構(gòu)。

全光纖式光學(xué)電流互感器又被稱作功能型光學(xué)電流互感器，在通電導(dǎo)體的四周纏繞上傳感光纖，就構(gòu)成了全光纖式光學(xué)電流互感器，這種互感器利用光纖的偏振特性，通過測量光纖中偏振光的旋轉(zhuǎn)角來間接測量電流。

塊狀光學(xué)電流互感器選用的傳感材料是經(jīng)過特殊光學(xué)加工的磁光材料，在這種磁光材料中，圍繞著通電導(dǎo)體的偏振光會傳播一周或數(shù)周。塊狀光學(xué)電流互感器的閉合光路是由光的全反射原理構(gòu)成的，電矢量相互垂直的兩個分量之間產(chǎn)生相位差，它們之間不僅存在相位補償問題，還因為光學(xué)粘膠的使用造成的運行穩(wěn)定性問題。

集磁環(huán)式光學(xué)電流互感器的特點是磁環(huán)上存在一個人為的開口，這個開口中放置著磁光材料，偏振光通過磁環(huán)開口的磁場時會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過測量這個偏轉(zhuǎn)角從而得到線路中的電流大小。

二、快速濾波算法

針對濾波算法，對算法的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)淖儞Q，原本算法中大量的矩陣運算和求逆運算因為與采樣數(shù)據(jù)無關(guān)，就可以將它們分離出來進(jìn)行運算?？焖贋V波的五個方程由兩個迭代過程組成：

公式包括一個矩陣的乘法和一個向量的乘法，特別符合MATLAB數(shù)字平臺的實現(xiàn)。

三、交流系統(tǒng)的快速濾波仿真

四、小結(jié)

文章根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的濾波基本方程，結(jié)合濾波的性質(zhì)，從濾波算法的方程入手，對算法的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，提出了一種適合在軟件上實現(xiàn)的快速濾波算法。最后，在目標(biāo)電流為交流系統(tǒng)情況下，建立合適的濾波空間模型，在MATLAB環(huán)境下仿真驗證了快速濾波算法能夠準(zhǔn)確地分離出交流分量，并且能夠有效地濾除隨機(jī)噪聲。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉菁.膜片式高靈敏度光學(xué)電流傳感器系統(tǒng)研究[D].碩士學(xué)位論文.

[2]侯慧.電子式電流互感器對距離保護(hù)的影響及應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù).2006.12：24-27.

作者簡介：嚴(yán)宇恒，男;漢族，出生年月：1991.3 ;籍貫：湖北省宜昌市;最高學(xué)歷：碩士研究生;目前職稱：工程師;研究方向：電氣工程自動化

王建南，男 ，漢族，出生年月：1987.10 ;籍貫：江西省上饒市;最高學(xué)歷：碩士研究生 ;目前職稱：工程師 ;研究方向：電力系統(tǒng)高電壓

胡亞偉 ，男，漢族;出生年月：1988.4 ;籍貫：湖北省黃岡市;最高學(xué)歷：碩士研究生;目前職稱：工程師;研究方向：電力系統(tǒng)自動化