光学电压互感器探头偏振误差分析及抑制技术研究

bb20920d · 发表于 2022-5-14 08:33:23

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数字式光学电压互感器能有效克服传统电磁式和电容分压式电压互感器的固有缺陷，适应了电力系统智能化和网络化的发展趋势，具有广阔的应用前景。高压探头是光学电压互感器的核心，其性能决定了互感器的测量精度。本论文针对准互易反射式数字闭环方案，以提高互感器的测量精度及稳定性为研究目标，以偏振误差为研究的切入点，遵循理论研究、数学建模、数值仿真、误差补偿及实验验证的研究思路，明确了高压探头的偏振误差产生机理，建立了高压探头的偏振误差模型，提出了相应的误差抑制补偿方法，最终通过实验对数学模型和误差抑制措施进行了验证。论文主要开展了以下研究：一、光学电压互感器基本原理研究。从光路系统和数字闭环检测系统，介绍准互易反射式数字闭环光学电压互感器的总体实现方案，分析了系统工作原理，得到了准互易反射式光路的数学模型；在此基础上，引入一种基于相关检测理论的微弱信号检测方法，根据数字闭环检测原理，得到了评价互感器性能的技术指标即变比。二、光学电压互感器高压探头偏振误差机理研究。理论分析了描述高压探头偏振特性的误差源及其误差产生机理，提取了描述各偏振误差源的误差特征参量，阐明了误差产生机理与误差特征参量之间的理论关系。三、光学电压互感器高压探头偏振误差建模。利用琼斯矩阵，建立各光学器件及熔接点的传输模型，跟踪光路器件不理想所致各耦合偏振分量的传输过程，根据光学部分相干理论，考虑宽谱光源的相干函数，明确各耦合偏振分量之间的相干性，并按其相干性进行分组，分别计算各相干组的干涉信号，并强度叠加得到高压探头的偏振误差模型。四、光学电压互感器高压探头偏振误差数值仿真及实验研究。根据高压探头的偏振误差模型，数值仿真定量分析了高压探头中各偏振误差特征参量对互感器测量精度及稳定性的影响，并通过实验验证了偏振误差理论模型的正确性，为高压探头设计、误差抑制及补偿提供理论依据。五、光学电压互感器高压探头偏振误差抑制措施研究。基于高压探头偏振误差理论模型，理论上分析了晶体附加双折射产生的低频相移与工频被测电压产生的电光相移在频域上可以分离，提出了采用高通滤波技术来消除晶体附加双折射的影响，提高互感器的测量精度及稳定性。数值仿真和实验研究验证了所提出偏振误差抑制方法的有效性。

光学电压互感器探头偏振误差分析及抑制技术研究

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