光电混合式电流互感器的研究

论文摘要

电流互感器作为电力系统中的重要设备,对电力系统的正常运行和电力的精确计量有非常重要的作用。随着国民经济的发展,供电电压等级的不断提高,系统测量和保护精度的要求也不断提高,在这种情况下,集现代电子技术和光学技术于一体的新型电子式电流互感器光电混合式电流互感器逐渐成为人们研究的热点,它以高精度、高可靠性、宽响应带宽等特点渐渐被电力工程领域所接受。论文研究了高压侧的编码模块及低压侧系统的设计。低压侧接收光纤传送来的高压侧数据,并恢复成原始信号,实现对高压侧电力线电流的测量。论文对光电混合式电流互感器的背景做了简单介绍,对其原理和结构进行了详细的论述,在高压侧对编码模块进行了分析和设计;在低压侧,采用全数字锁相环技术,利用曼彻斯特码本身具有丰富的位定时信息的特性设计了解码模块,实现了对数据的接收,并从中提取出同步时钟信号对数据进行解码,然后进行拆帧校验,保证了高压侧传过来的数据可靠地被接收,同时利用单片机进行数据处理和数据存储,采用D/A转换模块实现对电流波形的恢复,具有一定的精度且不明显失真。设计中使用了VHDL语言编程并应用于CPLD,CPLD具有集成度高、编程灵活等特点,保证了系统的实时性和可靠性。目前光电混合式电流互感器已进入实用化研究阶段,采用先进的电子和光学技术,无论对于光电混合式电流互感器的研制还是推广都非常重要。实践证明,采用这种方法设计的光电混合式电流互感器工作可靠、集成度高,有效的解决了高压端与低压端间的绝缘等问题,能够克服传统电磁式电流互感器的缺点,因此为光电混合式电流互感器在变电站自动化系统中的广泛应用积累了经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 课题的国内外研究动态及发展趋势
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 光电混合式电流互感器发展趋势
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 光电混合式电流互感器概述
• 2.1 传统式电流互感器
• 2.1.1 传统式电流互感器的用途和分类
• 2.1.2 传统式电流互感器的基本参数和特征
• 2.2 光电混合式电流互感器
• 2.2.1 光电混合式电流互感器的分类
• 2.2.2 光电混合式电流互感器的供电方式
• 2.3 光电混合式电流互感器的构成和原理
• 2.3.1 光电混合式电流互感器的总体结构
• 2.3.2 光电混合式电流互感器的传感头
• 2.4 本章小结
• 第三章 光电混合式电流互感器的通信
• 3.1 相关通讯协议介绍
• 3.1.1 IEC 60044-8标准
• 3.1.2 IEC 61850标准
• 3.2 光纤传输系统
• 3.2.1 光纤通信
• 3.2.2 光纤连接器
• 3.3 信号的变换和传输
• 3.4 本章小结
• 第四章 高压侧系统
• 4.1 高压侧数据采集单元
• 4.2 高压侧编码模块
• 4.2.1 EDA技术
• 4.2.2 CRC校验模块的实现
• 4.2.3 曼彻斯特码的实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 低压侧系统
• 5.1 解码模块
• 5.1.1 数字锁相环的总体结构和工作原理
• 5.1.2 基于数字锁相环的解码电路
• 5.1.3 解码模块的时钟部分
• 5.1.4 CPU与解码电路的连接
• 5.2 数据的存储
• 5.3 电流波形的恢复
• 5.3.1 数模转换部分
• 5.3.2 电流波形的仿真
• 5.4 其他扩展接口
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A 低压侧电路原理图
• 附录B 数据动态存储程序流程图
• 在学研究成果
• 致谢