【正文】 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 直流光學(xué)電流互感器的信號(hào)處理技術(shù)研究 摘 要 基于法拉第磁光效應(yīng)的直流光學(xué)電流互感器具有廣闊的發(fā)展前景，但在實(shí)用化道路上還 存在 一些問題，本文針對(duì)提高直流光學(xué)電流互感器的信號(hào)檢測性能展開研究。本文首先設(shè)計(jì)了直流光學(xué)電流互感器的結(jié)構(gòu)，對(duì)其在測量過程中引入的內(nèi)部噪聲及其信噪特性進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)，驗(yàn)證了其存在噪聲與信號(hào)頻帶相重疊的問題。其次，分析和比較了微弱信號(hào)檢測的各種方法，針對(duì)直流輸電系統(tǒng)電流測量的要求，確定采用調(diào)制解調(diào)方法對(duì)直流輸電線路上的直流電流進(jìn)行測量，采用相關(guān)檢測方法測量直流輸電線路的諧波電 流。再次，設(shè)計(jì)了直流光學(xué)電流互感器的直流電流測量系統(tǒng)，在 LabVIEW 環(huán)境下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并設(shè)計(jì)了直流檢測實(shí)驗(yàn)電路和信號(hào)檢測結(jié)構(gòu)，仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的直流測量系統(tǒng)能夠滿足測量要求。 關(guān)鍵詞 ：法拉第磁光效應(yīng)，直流光學(xué)電流互感器，調(diào)制解調(diào)，相關(guān)檢測， LabVIEW 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ABSTRACT The Optical Direct Current Transducer based on Faraday Mangetooptic effects have a great future,but still some problems exist in the this paper,firstly it designs the structure of the Optical Direct Current Transducer and analyzes and tests the interior noise which is led into from the measurement and the signal to noise also it verifies the noise overlaps the singal ,it analyzes and pares the methods of measurement of weak signal,to contend with the precision of current measurement in the DC transition system,it uses the method of modulate and demodulate to measure DC current on the DC line and uses the correlation detection to harmonic waves on DC it designs the DCcurrent measurement system of The Optical Direct Current Trandsducers,simulates and verifies by the LabVIEW software,also designs a structure of signal measurement and a test circuit of DC results of simulation and test indicate the DC measurement system contends with measurements standard. KEY WORDS: Faraday Magooptic effects, dc optical current transducer, modulate and demodulate, correlation detection, LabVIEW華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 摘 要 ............................................................ 1 ABSTRACT............................................................ 2 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 選題背景和意義 ............................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................... 2 設(shè)計(jì)（ 論文）的主要研究內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo) ......................... 3 第 2 章 頻譜遷移測量法的研究 ......................................... 4 光電檢測器及其噪聲分析 ...................................... 4 頻譜遷移測量法 ............................................... 6 光學(xué)電流互感器的基本原理 ............................... 6 頻譜遷移測量法原理 ..................................... 8 法拉第直流光學(xué)測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................. 9 本章小結(jié) ................................................... 10 第 3 章 信號(hào)檢測方法研究 ............................................ 11 方法研究 ................................................... 11 調(diào)制隨機(jī)共振 .......................................... 11 相關(guān)檢測法 ............................................ 11 小波分析 .............................................. 12 希爾伯特黃變換 ........................................ 13 混沌理論 .............................................. 13 二維相干技術(shù) .......................................... 13 取樣積分與數(shù)字式平均法 ................................ 13 鎖定放大器 ............................................ 14 自適應(yīng)噪聲抵消法 ...................................... 14 調(diào)制解調(diào)法 ........................................... 15 信號(hào)檢測方法的比較 .......................................... 15 本章小結(jié) .................................................... 16 第 4 章 直流電流檢測的仿真分析 ...................................... 17 檢測原理及過程 .............................................. 17 基于 LAbVIEW 的信號(hào)檢測仿真 .................................. 19 虛擬儀器 LabVIEW....................................... 19 仿真過程分析 .......................................... 20 本章小結(jié) .................................................... 23 第 5 章 總結(jié)與展望 .................................................. 24 全文總結(jié) .................................................... 24 工作展望 ................................................... 24 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 26 致 謝 ........................................................... 28 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 選題背景和意義 1954 年世界上首個(gè)高壓直流輸電系統(tǒng)在瑞典投入運(yùn)行，從那時(shí)開始，高壓直流輸電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。而上世紀(jì) 70 年代以來的電力電子技術(shù)的發(fā)展以及電力系統(tǒng)的需求，對(duì)高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用直到了巨大的推動(dòng)作用。我國的高壓直流輸電直流輸電技術(shù)應(yīng)用起步晚，但發(fā)展迅速。自從上世紀(jì) 80 年代浙江舟山的高壓直流輸電工程開始至今，我國的總輸送容量以及總輸送距離均以成為世界第一。隨著高壓直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng) 了直流測量技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展與完善。 目前，常用的直流電流測量有兩類方法：一類是通過對(duì)待測電流在書籍電阻上形成的電壓進(jìn)行測量，進(jìn)而確定電流的大??；另一類是利用對(duì)待測電流形成的磁場相關(guān)量進(jìn)行量度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流的測量。 利用待測電流磁場進(jìn)行直流電流測量的測量裝置，常用的有電磁式直流電流互感器、霍爾傳感器、直流比較儀、電子式直流電流互感器。 霍爾傳感器的主要元件為霍爾元件，以霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)，測量霍爾元件的霍爾電壓，根據(jù)測得的霍爾電壓即可確定對(duì)應(yīng)的待測電流，霍爾效應(yīng)直流互感器常用的有直放式和磁平衡式兩種?；魻柣ジ衅饔?于直流測量時(shí)，不會(huì)發(fā)生飽和現(xiàn)象但是其受外界溫度影響較大，并且需要外加電源及接入平衡電流。 電磁式直流電流互感器需要外加電源，絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，容易發(fā)生鐵芯飽和現(xiàn)象，體積及重量隨電壓等級(jí)升高而增大，這些不足制約了電磁式直流互感器發(fā)展。 電子式電流互感器，在正常使用時(shí)，其二次側(cè)輸出與一次側(cè)電流成正比，并且連接正確時(shí)的相伴差與書籍的相伴角近似相等。電子式電流互感器根據(jù)高壓側(cè)是否有電子線路以及是否需要電源供電，可以分為有源電子式電流互感器和無涯電子式電流互感器兩類。 有源直流電子流毒石器高壓側(cè)傳感頭采用電子線路，因 此需要設(shè)置可靠的電源對(duì)其進(jìn)行供電。然而如果高壓側(cè)供電電源不穩(wěn)定，將會(huì)極大地影響互感器的測量準(zhǔn)確度。與此同時(shí)，供電電源的是有限的，因此高壓側(cè)傳感電路的功耗不能過大。此外，由于 傳感裝置位于高壓線路附近，因此，當(dāng)線路中流經(jīng)加拿大電流時(shí)產(chǎn)生的 電磁輻射，將會(huì)對(duì)傳感裝置電路產(chǎn)生電磁干擾，從而影響互感器的可靠性與穩(wěn)定性。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 無涯電子式電流互感器中的法拉第磁光效應(yīng)光學(xué)電流互感器，與傳統(tǒng)電磁式電流互感器相比，且有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）沒有暫態(tài)磁飽和現(xiàn)象，動(dòng)態(tài)測量范圍大 （ 2）能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)故障快速響應(yīng) （ 3）絕緣性能優(yōu)良 （ 4）且 有很寬的頻率響應(yīng)范圍 （ 5）適應(yīng)智能化電網(wǎng)的發(fā)展 法拉第光學(xué)電流互感器與有源電子式電流互感器相比較，由于基本身的傳感結(jié)構(gòu)為光學(xué)材料，并且