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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于VI的光纤电力互感器测试系统算法研究及其实现 姓名：骆亮 申请学位级别：硕士 专业：系统分析与集成 指导教师：周建中;黎育红 20071111 I 摘 要 随着电力系统在监测、控制及保护等方面自动化和智能化要求的不断提高，传统 的电磁式电力互感器已不能满足电力系统自动化、 数字化的发展要求。 光电传感技术、 光纤通信技术的快速发展，使得光纤电流互感器（OCT） 、光纤电压互感器（OPT） 等光纤测控保护装置已在世界范围内快速发展，并已进入初步运行阶段。 电力互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备之一，其准确度以 及可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运
2、行密切相关。光纤电力互感器是集电子技 术和光学技术为一体的新型光学电力互感器，精度和可靠性高、频带宽，已逐渐代替 传统电磁式电力互感器在电力系统测试中发挥着作用。目前，光纤电力互感器测试系 统大多是针对现场的测试，对于新研制出的光纤电力互感器，为了保证它的性能，使 其顺利进入电力市场以及在电力系统中长期安全可靠运行，有必要开发出一套针对光 纤电力互感器的测试系统。传统的测试系统需要人工处理测试数据，同时测试精度不 能达到最理想，而且需要专用的仪器设备，价格昂贵、维护较繁琐。基于虚拟仪器技 术的测试系统结合了测试技术和计算机技术，充分利用了最新的计算机技术来实现和 扩展传统仪器的功能。 本文在系
3、统地分析光纤电力互感器测试系统的相关理论的基础上，重点研究了利 用抛物线及加窗插值算法来对测试系统中的标准信号与待测信号同步的问题；并结合 LabVIEW 与 MATLAB 各自的优势进行混合编程，应用虚拟仪器技术，在 LabVIEW 平台上开发了虚拟光纤电力互感器测试系统，较好地实现了测试系统的各项功能；同 时，通过选取一些典型测试样本，进行了相关的仿真实验；结果表明，本文所研究的 加窗插值算法及所完成的虚拟光纤电力互感器测试系统能有效地对光纤电力互感器 进行高精度的测试。 关键词： 光纤电力互感器 虚拟仪器 抛物线插值 加窗插值 II Abstract As the requirement
4、s on monitoring, controlling and protecting in Power System increasing, conventional inductive current transformers and potential transformers have several disadvantages at extra-high voltage, and particularly ultra-high voltage grades. High voltage electronic transducers replacing conventional tran
5、sformers will be the certain developing tendency. With the development of Photoelectric and Optical Fiber Communication, many optical fiber measuring and protective devices, such as optical fiber current transformers and optical fiber voltage transformer, have been applied widely. As important equip
6、ment of relay protection and electric energy measure in power system industry, power transformers play a primary role for working well and calculating precisely in power supplying system. Safe, reliable and economical operation of power system is closely related with precision and dependability of p
7、ower transformers. The optical fiber transformers are the new-type optical and electronic power transformers which incorporate electronic technology and optical technology into an organic whole, its characteristics, such as high accuracy, high dependability, wide bandwidth, etc. have already become
8、the substitute of the traditional electromagnetic power transformer in power industry gradually. At present, most of the testing systems for the optical fiber transformers are all based on site testing. The old testing technology of transformers has not satisfied with the performance test of the opt
9、ical fiber transformers. In order to securing the property of the optical fiber transformers, it is necessary to developing a special testing system which is also a delivery testing system for the optical fiber transformers. In addition, with the utilization of the parabola interpolation methods and
10、 the Blackman-Harris windows functions, the two signals which are in the testing system have been synchronized and the precision of this system has improved well. On the reference of a great deal of documents and investigation, the whole scheme design of the optical fiber transformers are finished.
11、According to the output characteristics of the new-type power transformers (analog signals and digital signals), the theory and III method of testing technology for the optical fiber transformers are discussed in this thesis based on the standard of IEC60044-7/8. The virtual instrument technology is
12、 introduced, and the testing system of the optical fiber transformers is constructed. The test results of ratio error, phase error and harmonic error are given and analyzed. Keywords: Optical Power Transformers、Virtual Instrument、Parabola Interpolation、 Blackman-Harris Windows 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人
13、在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出 贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许 论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段 保存和汇编
14、本学位论文。 本论文属于 保密，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 1 1 引 言 1.1 研究背景 本论文选题源于对国家“863”高技术发展计划引导项目光纤电力互感器及数 字仿真自动化设备所开展的研究的要求。该项目的研究开发内容是在前期 OCT、OPT 设备研制与样机生产的技术上，进一步深化技术，扩大规模，开发出技术先进、稳定、 高效的 OCT、OPT 产品，并在此基础上，利用先进的数字化集成手段，开发出基于 OCT、OPT 的发（变）电站自动化设备和信息集成管理系统，提供发（变）电站的数
15、 字信息管理 （仿真） 自动化设备。 而国家电力在城农网改造项目及今后的发展规划中， 在指出了电力发展的巨大需求的同时明确要求凡国内可生产的发（变）电站一、二次 设备原则上不采用进口设备，因此本项目相关产品有着非常广阔的前景。同时，该项 目对光电子行业、光纤光缆行业、光学产品加工等相关行业都具有积极的带动作用， 也为我国在该产品的国产化并参与国际竞争打下了坚实的基础。 国际上电力系统测量、控制与保护的光纤化改造步伐正在加快，国际电力设备大 公司如 ABB 等纷纷加紧光纤电力互感器及相关电力测控保护设备产业化进程，开展 了大量的产品研发、推广工作，并在此基础上提出了基于光纤互感器的电力自动化控
16、制和信息集成解决方案， 且即将向中国市场推出相关产品， 企图抢占市场先机。 因此， 建立中国光纤电力互感器及其发（变）电站自动化技术研发与生产实体，尽快推出、 推广基于光纤技术的电力自动化系列产品以及开发基于光纤技术的电力数字化控制 和集成系统是当前电力设备制造行业刻不容缓的责任之一。该项目技术含量高、创新 性较强，其建设符合国家产业、技术政策。目前，在光纤电力互感器、光纤应用网络 技术及电力自动化测控保护设备、系统集成技术和人机交互系统设计等方面的开发与 应用处于国内领先水平，已开发出符合现场运行要求的光纤电力互感器，并具有多个 光纤通讯电站自动化管理和信息集成系统的制造和运行经验，具有国内领先的技术实 力，为此，开发研制光纤电力互感器及其发（变）电站自动化系统及数字电站信息管 2 理（仿真）自动化设备等方面的条件已基本成熟，该项目的建设可大大提高国内电力 自动化水平。 1.2 研究现状 （1）光纤电力互感器的研究现状 随着光电传感技术、光纤通信技术的快速发展，采用光电式互感器代替传统的互 感器、光纤数字通讯技术代替普通金属
