直流光學電流互感器的信號處理技術(shù)研究本科畢業(yè)設計

1、華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）直流光學電流互感器的信號處理技術(shù)研究摘 要基于法拉第磁光效應的直流光學電流互感器具有廣闊的發(fā)展前景，但在實用化道路上還存在一些問題，本文針對提高直流光學電流互感器的信號檢測性能展開研究。本文首先設計了直流光學電流互感器的結(jié)構(gòu)，對其在測量過程中引入的內(nèi)部噪聲及其信噪特性進行了理論分析和試驗，驗證了其存在噪聲與信號頻帶相重疊的問題。其次，分析和比較了微弱信號檢測的各種方法，針對直流輸電系統(tǒng)電流測量的要求，確定采用調(diào)制解調(diào)方法對直流輸電線路上的直流電流進行測量，采用相關(guān)檢測方法測量直流輸電線路的諧波電流。再次，設計了直流光學電流互感器的直流電流測量系統(tǒng)，在labvie

2、w環(huán)境下進行了仿真驗證，并設計了直流檢測實驗電路和信號檢測結(jié)構(gòu)，仿真和試驗結(jié)果表明本文所設計的直流測量系統(tǒng)能夠滿足測量要求。關(guān)鍵詞：法拉第磁光效應，直流光學電流互感器，調(diào)制解調(diào)，相關(guān)檢測，labviewabstractthe optical direct current transducer based on faraday mangeto-optic effects have a great future,but still some problems exist in the application.in this paper,firstly it designs the structur

3、e 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 characteristic.and also it verifies the noise overlaps the singal band.then,it analyzes and compares the methods of measurement of weak signal,to conten

4、d 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 line.thirdly it designs the dccurrent measurement system of the optical direct current

5、 trandsducers,simulates and verifies by the labview software,also designs a structure of signal measurement and a test circuit of dc measurement.the results of simulation and test indicate the dc measurement system contends with measurements standard.key words: faraday magneto-optic effects, dc opti

6、cal current transducer, modulate and demodulate, correlation detection, labview28目 錄摘 要1abstract2第1章 緒論11.1選題背景和意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3設計（論文）的主要研究內(nèi)容及預期目標3第2章 頻譜遷移測量法的研究42.1 光電檢測器及其噪聲分析42.2頻譜遷移測量法62.2.1 光學電流互感器的基本原理62.2.2頻譜遷移測量法原理82.3法拉第直流光學測量系統(tǒng)的設計92.4 本章小結(jié)10第3章 信號檢測方法研究113.1 方法研究113.1.1 調(diào)制隨機共振113.1.2 相關(guān)檢測

7、法113.1.3小波分析123.1.4 希爾伯特黃變換133.1.5混沌理論133.1.6 二維相干技術(shù)133.1.7取樣積分與數(shù)字式平均法133.1.8鎖定放大器143.1.9自適應噪聲抵消法143.1.10 調(diào)制解調(diào)法153.2信號檢測方法的比較153.3本章小結(jié)16第4章 直流電流檢測的仿真分析174.1檢測原理及過程174.2基于labview的信號檢測仿真194.2.1虛擬儀器labview194.2.2仿真過程分析204.3本章小結(jié)23第5章 總結(jié)與展望245.1全文總結(jié)245.2 工作展望24參 考 文 獻26致 謝28第1章 緒論1.1選題背景和意義1954年世界上首個高壓直流

8、輸電系統(tǒng)在瑞典投入運行，從那時開始，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用。而上世紀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，對高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展與應用直到了巨大的推動作用。我國的高壓直流輸電直流輸電技術(shù)應用起步晚，但發(fā)展迅速。自從上世紀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，推動了直流測量技術(shù)及設備的發(fā)展與完善。目前，常用的直流電流測量有兩類方法：一類是通過對待測電流在書籍電阻上形成的電壓進行測量，進而確定電流的大小；另一類是利用對待測電流形成的磁場相關(guān)量進行量度，進而實現(xiàn)電流的測量。

9、利用待測電流磁場進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?；魻杺鞲衅鞯闹饕榛魻栐曰魻栃獮榛A(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應的待測電流，霍爾效應直流互感器常用的有直放式和磁平衡式兩種?；魻柣ジ衅饔糜谥绷鳒y量時，不會發(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)較為復雜，容易發(fā)生鐵芯飽和現(xiàn)象，體積及重量隨電壓等級升高而增大，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，其二次側(cè)輸出與一次側(cè)電流成正比，并且連接正

10、確時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，因此需要設置可靠的電源對其進行供電。然而如果高壓側(cè)供電電源不穩(wěn)定，將會極大地影響互感器的測量準確度。與此同時，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，當線路中流經(jīng)加拿大電流時產(chǎn)生的電磁輻射，將會對傳感裝置電路產(chǎn)生電磁干擾，從而影響互感器的可靠性與穩(wěn)定性。無涯電子式電流互感器中的法拉第磁光效應光學電流互感器，與傳統(tǒng)電磁式電流互感器相比，且有以下

11、優(yōu)點：（1）沒有暫態(tài)磁飽和現(xiàn)象，動態(tài)測量范圍大（2）能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)故障快速響應（3）絕緣性能優(yōu)良（4）且有很寬的頻率響應范圍（5）適應智能化電網(wǎng)的發(fā)展法拉第光學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)為光學材料，并且無需外接電源供電，因此，其功率不受電源的影響，同時具有很強的抗電磁干擾能力。由于法拉第光學電流互感器能夠有效的克服傳統(tǒng)電磁式電流互感器以及有源電子式電流互感器的不足，因此，對用于直流測量的法拉第光學電流互感器的實用化是十分必要的。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀上世紀60年代起，國外開始了將光學技術(shù)用于電流測量的研究，對光學電流互感器的研究也自此興起。而70年代初的光纖技術(shù)

12、的興起，對光學電流互感器的進一步研究起到了推動作用。到70年代末，對光學電流互感器的研究僅集中在理論方面，并且由于測量精度及溫度穩(wěn)定差等方面的問題，因此，該階段的研究僅處于實驗模擬階段。自80年代開始至90年代，隨著對傳感結(jié)構(gòu)性能、絕緣水平及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等技術(shù)的研究取得重要突破光學電流互感器的研究進入了實用化研究階段。其中以美國、日本為代表，許多發(fā)達國家都進行了光學電流互感器的實際掛網(wǎng)運行。從1981年起，日本五大電氣公司開始集中對光學電流互感器進行研究。進入90年代，對于光學電流互感器的相關(guān)研究表現(xiàn)出多類型、多用途以及便于化的新特點，并且取得了破布的成果。而從90年代起，對于光學測量的研究已

13、經(jīng)逐漸涉及到從高壓到特高壓的高壓輸電方面。各個公司開發(fā)出大量的光學電流互感器產(chǎn)品，這些都表明對于光學電流互感器的研究進入到將其實用化和產(chǎn)品化的應用階段。自21世紀起，由于對光傳感技術(shù)進入新的研究階段，并取得了一定的進展，從而也推動了oct相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)進步。從2000年到2001年，各電壓等級光學電壓電流互感器開始先后在美國加拿大等地的變電站和發(fā)電廠掛網(wǎng)運行。2000年，230kv電廠等級的全光纖光學電流互感器由北美的nxtphase公司研制成功。從2004年開始，針對鋁電解工業(yè)，abb公司研制出用于強直電流測量的光學電流互感器。這標志著oct開始用于越來越多的工業(yè)領(lǐng)域。我國對光學電流互感器的

14、研究赴較晚，相關(guān)研究從70年代末才開始出現(xiàn)。我國第一臺光學電流互感器成品是由四平電業(yè)局和沈陽變壓器廠合作研制開發(fā)的110kv等級的光學電流互感器。并在80年代，由四平電業(yè)局進行了掛網(wǎng)試驗運行，而未滿一年即退出運行。自上世紀90年代起，我國對光學電流互感器的研究進入了新的階段，多家倍感單位及公司都進行了oct的掛網(wǎng)運行。1991年，由中國電力科學研究院和清華大學共同開發(fā)的110kv等級光學電流互感器，通過了鑒定并且進行了掛網(wǎng)試運行。1993年，華中科技大學先后將所研制的110kv獨立式單相光學電流互感器、光學電壓互感器，在廣東省大澤變電站進行了掛網(wǎng)運行；而后又于1998年將獨立式三相光學電流互感

15、器、光學電壓互感器掛網(wǎng)于三江變電站。2003年，華北電力大學與哈爾濱工業(yè)大學研制出自適應光學電流互感器，并在河北沙窩變電站進行了掛網(wǎng)運行，其簷電流測量準確度達到0.2級。2006年，南瑞公司所研發(fā)的全光纖電流互感器獲得了入網(wǎng)許可，并且于2008年，在淮北的大唐電廠110kv電壓等級交流系統(tǒng)上，成功地進行了我國首次全光纖光學電流互感器的掛網(wǎng)運行。2009年6月，哈爾濱工業(yè)大學將其所研制的光學電流互感器成功地在上海的500kv等級超市壓線路上投入運行。這也標志著世界最高電壓等級光學電流互感器的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，已被我國掌握了。到目前為止，國內(nèi)對于用于直流測量的光學電流互感器研究還是比較落后的。無論是在

16、理論上還是在實用化研究上，都需要進一步的投入與發(fā)展，以此推動光學直流電流互感器的實用化、產(chǎn)品化。1.3設計（論文）的主要研究內(nèi)容及預期目標 盡管基于法拉第磁光效應的直流光學電流互感器具有很大的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景，但在實用化道路上依然存在一些問題，主要問題之一就是直流光學電流互感器的信號檢測時，強噪聲和噪聲與信號頻段相重疊，使用傳統(tǒng)的濾波器無法消除其中的噪聲，從而無法得到高精度的輸出。為此，本文對提高直流光學電流互感器的輸出信號比展開研究。查閱相關(guān)文獻，了解直流電流測量方法，以及光學測量電流技術(shù)；總結(jié)現(xiàn)有直流電流測量方法，詳細分析采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)的光學直流電流測量技術(shù)；建立基于調(diào)制解調(diào)的直

17、流光學電流測量系統(tǒng)的labview計算模型，并在labview進行仿真計算；撰寫論文。第2章 頻譜遷移測量法的研究 2.1 光電檢測器及其噪聲分析 直流光學電流測量系統(tǒng)的主要組成部分為光電檢測系統(tǒng)。光電檢測系統(tǒng)包括光信號的變換、傳輸及處理三個部分。光學系統(tǒng) 光電檢測器 電路系統(tǒng)光信號 電信號圖2-1 光電檢測系統(tǒng)組成其中，光電檢測器是利用光電效應把光信息轉(zhuǎn)換為電信息的光電器件，是光電系統(tǒng)中的重要組成部分。同時，光電檢測器也是光電檢測系統(tǒng)中噪聲的主要來，即直流光學測量系統(tǒng)的噪聲主要為光電檢測器中的噪聲。常用的光電檢測器分為光電子發(fā)射探測器、光電導探測器、光伏探測器、熱電探測器、光電成像器件。利用

18、光伏效應制成的光伏探測器的特點如下：其光伏效應只產(chǎn)生于結(jié)區(qū)附近的光：能夠無需外加電壓將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，具有良好的頻率響應特性，響應速度快。因此，光伏探測器在實際中得到廣泛應用。光伏探測常用有如下幾種：光電池、光電二極管、光電三極管、pin管、雪崩二極管等。本文采用的光電檢測器為pin光電二極管光伏探測器，其電路圖如下：圖2-2 pin光電二極管光伏探測器電路圖pin光電二極管光伏探測器產(chǎn)生的噪聲主要為散粒噪聲、暗電流噪聲、熱噪聲、1/f噪聲。這些噪聲集中在1khz以下的頻帶內(nèi)。其中，相比較于其他幾種噪聲，電流噪聲的影響最大。光電二極管的理想電流輸出為光電流，然而實際中，當光量為0時，仍會有

19、電流輸出。此輸出電流即為暗電流。暗電流經(jīng)過放大器放大后，為暗電流噪聲。檢測暗電流噪聲時，將光電檢測器通過數(shù)據(jù)采集卡接入到計算機中，利用labview軟件進行輔助分析。該實驗接線如圖所示：光電檢測器 ni-6251 labview程序圖2-3 光電檢測器噪聲檢測實驗接線圖當光電檢測器無輸入時，暗電流噪聲頻譜圖如下：圖2-4 暗電流噪聲頻譜圖從上圖可以看出，暗電流噪聲的頻帶主要集中在0.5hz以下。因此，當進行直流測量時，光電檢測器輸入的直流測量值與暗電流噪聲相重疊，影響了測量精度。交檢測器在無輸入的情況下運行一段時間后，可以得到光電檢測器暗電流噪聲的電壓幅值變化，如圖所示：圖2-5 暗電流噪聲幅

20、值變化由此圖可知，光電檢測器在沒有輸入時，其內(nèi)部的二極管暗電流經(jīng)去處器的放大作用，最終形成5762mv的暗電流噪聲。而當待測電流變化大小的級為安培時，光電檢測器對應輸出電壓幅值變化的數(shù)量級為毫伏級。因此，可見暗電流噪聲對光電檢測器輸出影響很大，從而降低了光學測量系統(tǒng)的測量精度。2.2頻譜遷移測量法2.2.1 光學電流互感器的基本原理本文所設計的直流光學電流系統(tǒng)租用法拉第效應對待測電流進行測量。法拉第效應：入射線偏振光途徑磁光材料時，在外加磁場的作用下，偏振面會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。出射偏振光與入微偏振光之間的夾角為法拉第偏轉(zhuǎn)角。法拉第效應如圖所示：由法拉第效應可知，法拉第偏轉(zhuǎn)角公式為： （2-1）其中，v

21、為所用磁光材料對應的維爾德常數(shù)為：h為由待測電流產(chǎn)生的磁場強度；l為入射偏振光在外加磁場作用下，通過磁光材料的有效長；l為l對應的積分矢量。將待測電流圍繞磁光材料形成的電流回路后，由環(huán)路律，有 （2-2）由上述兩式可得 （2-3）可見，由于n、v為常數(shù)，與i成正比，測得法拉第偏轉(zhuǎn)角即可求得待測電流。而法拉第偏轉(zhuǎn)角不能直接測得，因此，實際中常利用馬呂斯定律，通過測量偏振光光強來對其進行測量。光學電流測量系統(tǒng)的光源發(fā)出初始光強為j0的自然光，經(jīng)起偏器、磁光材料，檢偏器的作用后，出射偏振光光強為： （2-4）為了能等到更為準確的測量值，應使出射偏振光的光強最大。實際中，設置起偏器與檢偏器的夾角為。從

22、而有 （2-5）在實際測量中，法拉第偏轉(zhuǎn)角很小，一般只有幾度；同時，令。由此式2-5可化簡為 （2-6）結(jié)合2-3、2-6可得 （2-7）基于上式，可知，待測電流只與入射和出射光強有關(guān)。這就將對法拉第偏轉(zhuǎn)角的求解轉(zhuǎn)化為對光強的分析。因此，可以使用光電檢測器將光強信息轉(zhuǎn)換為對應的電信息。利用本文的光伏探測器，可以得到光強相應的電壓值。這里，設對就的轉(zhuǎn)換電壓為。可得 （2-8）式中，x為光電檢測器中的低頻噪聲，其值與光強無關(guān)?；诖耸郊扒拔闹袑υ肼暤姆治隹芍?，待測直流量與噪聲頻帶會發(fā)生重疊現(xiàn)象。此現(xiàn)象將會導致信噪比降低，嚴重影響測量的精度。針對此信噪重疊現(xiàn)象，本文采用頻譜遷移的方法進行處理，使得問

23、題能夠得以解決。2.2.2頻譜遷移測量法原理本文所提出的頻譜遷移測量法，主要利用調(diào)制解調(diào)方法對直流光學測量系統(tǒng)信號進行變換。通過將信號頻帶進行遷移，進而消除光電檢測器中信噪頻帶重疊現(xiàn)象。直流光學電流互感器用于直流測量時，由于直流電流頻率為0hz，根據(jù)式2-7，對入射光強進行頻譜遷移，使出射光強頻率得到提高，從而經(jīng)光電轉(zhuǎn)換得到高頻電壓信號。此時，如果頻帶選取的足夠高的話，信號頻帶與噪聲頻帶可以明顯的區(qū)分開來。再使用濾波的方法，即可濾除光電檢測器中的低頻干擾，并且得到只含有待測直流信息的高頻電壓信號。由于此部分主要通過對淘汰進行調(diào)制，來發(fā)言中，因此該步驟稱之為光學調(diào)制。對光電檢測輸出的交直流混合電

24、壓信號，需要采用相應的信號處理方法來獲取含有行測電流信息的信號。這一步驟稱這為信號的解調(diào)。在該步驟中，由于混合中低頻成分主要是由光電檢測器的噪聲產(chǎn)生的，因此，需要選通過濾波的方法，將混合信號中的低頻噪聲成分濾除。信號濾波之后，應對基采用合適的解調(diào)方法，從信號中提取所含的待測電流信息，即得到輸出信號與行測直流值間的線性關(guān)系。頻譜遷移測量法的原理框圖如下圖所示：為了消除低頻噪聲的影響，需要對光信號本身進行變換處理。光學變換依據(jù)可以分為時域調(diào)制、空域調(diào)制和光學參量調(diào)制三種。其特點如下：時域調(diào)制中，載波隨著時間的信息變化而變化；空域調(diào)制的載波，隨著空間位置變化，而后隨信息變化而變化；光學參量調(diào)制的載波

25、是按光學參量與信息變化而變化。其中，光學參量調(diào)制是將所設定信號調(diào)制到光載波上。通過調(diào)制器的作用，使得光載波的某些特征參量，比如相伴，振幅，頻率等，將會隨著調(diào)制信號的變化而變化。頻譜遷移測量法中的光學調(diào)制正是采用光學參量調(diào)制中的直接頻率調(diào)制的方法，采用調(diào)制電路來直接產(chǎn)生調(diào)制交流光信號。2.3法拉第直流光學測量系統(tǒng)的設計針對光電檢測器的信噪重疊現(xiàn)象，根據(jù)本文所提出頻譜遷移測量法，在前人設計的基礎(chǔ)上，本文設計了一種基于頻譜遷移測量的法拉第直流光學測量系統(tǒng)。依據(jù)頻譜遷移測量的基本原理，法拉第直流光學測量系統(tǒng)可以分為三大部分：光學調(diào)制部分、光路系統(tǒng)和信號解調(diào)部分。法拉第直流光學電流測量系統(tǒng)的原理框圖如下

26、：圖2-8 法拉第直流光學電流測量系統(tǒng)原理圖其中，光學調(diào)制部分的主要功能是對光學信號進行調(diào)制。因為光信號不能直接進行調(diào)制，因此這一功能是通過對光源進行調(diào)制而實現(xiàn)的。在本設計中，通過采用交流調(diào)制信號源來實現(xiàn)對光源的調(diào)制，從而輸出交流調(diào)制光信號。由光學調(diào)制部分所產(chǎn)生的調(diào)制光信號，經(jīng)光纖傳輸，接入到光路系統(tǒng)中。光路系統(tǒng)是一個狹義上的法拉第光學電流互感器。其主要利用法拉第磁光效應，將待測電流信息轉(zhuǎn)換為光信號信息，并通過光電轉(zhuǎn)換將其最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栠M行輸出。本設計中的光路系統(tǒng)所采用的光路結(jié)構(gòu)為自適應光學電流互感器的螺旋管聚磁光路結(jié)構(gòu)。其是由通過行測電流的導線環(huán)繞磁光材料構(gòu)成的。螺旋管聚磁光路的基本原理

27、為：將被測電流通往到螺旋管中，會產(chǎn)生聚磁作用，使得電流的磁場集中于平等于螺旋管軸線方向。其會對偏振光的光路產(chǎn)生影響，從而使偏振光光路為一直線。圖2-9 螺線管聚磁光路結(jié)構(gòu)螺旋管聚磁光路由于只有一個光學元件，并且沒有保偏棱鏡，因此，減少了折射所造成的誤差，消除了光傳感中的靜態(tài)工作點為零現(xiàn)象，降低了溫度對光學件的干擾，提高了測量靈敏度及搞電磁干擾能力。由光路系統(tǒng)的光電檢測器輸出的電壓信號經(jīng)導線連接，輸入到信號解調(diào)部分由頻譜遷移測量法的原理可知，解調(diào)部分主要是對信號實現(xiàn)濾波和解調(diào)處理。這些處理可以采用硬件或軟件的方法進行實現(xiàn)，本設計主要采用編程的方法對其進行實現(xiàn)。通過解調(diào)處理，可以得到法拉第直流光學

28、電流測量系統(tǒng)的測量方程，即輸出量與電流值的關(guān)系。2.4 本章小結(jié)（1）分析了直流光學電流互感器中光電檢測器的噪聲主要成為為暗電流噪聲，進一步明確了影響互感器測量的主要為低頻暗電流噪聲，及其對測量的影響。（2）介紹了光學電流互感器的基本原理，針對直流光學電流互感器中所存在的低頻信噪重疊現(xiàn)象，提出了頻譜遷移測量法，并對該方法具體原理進行了詳細說明，給出具體公式及原理圖。（3）設計了法拉第直流光學電流測量系統(tǒng)，并給出了其原理框圖，將該系統(tǒng)進行了劃分，并對其各部分組成及功能進行了說明，為其各部分的具體功能實現(xiàn)提供了原理依據(jù)。第3章 信號檢測方法研究3.1 方法研究經(jīng)過多年的研究和實踐，信號檢測技術(shù)主要

29、包括鎖定放大、取樣積分、相關(guān)檢測、自適應噪聲抵消、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、小波變換、混沌理論、duffing振子、調(diào)制隨機共振、自適應隨機共振、二維相干技術(shù)、希爾伯特黃等。3.1.1 調(diào)制隨機共振基于隨機共振的微弱信號檢測技術(shù)是新近發(fā)展起來的一種新的信號處理技術(shù)，與各種抑噪方法相比，它不是消除噪聲，而是充分利用噪聲來增強弱信號，以提高信噪比達到識別弱信號，其過程框圖如圖3-1所示圖3-1 調(diào)制隨機共振過程框圖這種方法能有效降低信號檢測下限，且易于硬件實現(xiàn)，可大幅度降低檢測成本，因而具有巨大的應用潛力。3.1.2 相關(guān)檢測法在電子學系統(tǒng)中，采用低噪聲放大技術(shù)，選取適應的濾波器限制系統(tǒng)帶寬，以掏內(nèi)部噪聲和外

30、部干擾，保證系統(tǒng)的信噪比大大改善，當信號較微弱時，也能得到信噪比大于1的結(jié)果。但當信號非常微弱，比噪聲小幾個數(shù)量級甚至完全被噪聲深深淹沒時，上述方法就不會有效。經(jīng)過分析青蛙，信號和噪聲在時間特性上是有差別的，在統(tǒng)計學中，信號和噪聲兩種函數(shù)在統(tǒng)計特性上是可以區(qū)分的，從而為把淹沒于噪聲中的信號提取出來提供了基礎(chǔ)。利用信號在時間上相關(guān)這一特性，可以把深埋在噪聲中的周期信號提取出來，這就是相關(guān)檢測。從原則上看，用通頻帶很窄的濾波器也可以從噪聲中提取信號，但濾波器的中心頻率必須調(diào)在信號頻率上。對于周期不固定或者不能做到頻率絕對恒定的信號，濾波器的通頻帶不能過窄，因此信噪比不的改善不可能太大。而相關(guān)檢測相

31、當于一個跟蹤濾波器，沒有這方面的限制。信號的相關(guān)性用相關(guān)函數(shù)來表示，它代表線性相關(guān)的試題，是隨機過程在兩個不同時間相關(guān)性的一個重要統(tǒng)計參量。從本質(zhì)上說，相關(guān)檢測技術(shù)是基于信號和噪聲的統(tǒng)計特性進行檢測的，相關(guān)函數(shù)是兩個時域信號（有時是空間域）相似性的一種試題。相關(guān)檢測是一種利用確定性信號的相關(guān)性和噪聲的隨機性這一差異來達到去除噪聲的目的，它分為自相關(guān)檢測和互相關(guān)檢測，本文主要采用互相關(guān)檢測。如果和為兩個功率有限信號，則可定義他們的互相關(guān)函數(shù) （3-1）令、其中和分別代表與待測信號及參考信號混在一起的噪聲，則式（3-1）可寫成（3-2）式中、分別是參考信號與待測信號、待測信號與噪聲、參考信號與噪聲

32、及噪聲之間的相關(guān)函數(shù)。由于噪聲的頻率和相位都是隨機量，可以認為信號和噪聲、噪聲和噪聲之間互相獨立，它們的相關(guān)函數(shù)為零，于是式（3-2）可寫為 （3-3）式（3-3）表明，對兩個混有噪聲的功率有限信號進行相乘和積分處理（相關(guān)檢測）后，可將信號從噪聲中檢測出來，噪聲被抑制?；ハ嚓P(guān)檢測可保留原函數(shù)的部分相位信息，可以獲得一定的互相關(guān)增益，能達到較好的檢測效果，在實際應用中常被采用。3.1.3小波分析小波變換理論采用在二維平面上分析信號，發(fā)現(xiàn)在合適的驚訝下原來是非平衡的跳變信號會呈現(xiàn)出同噪聲截然不同的特性，是一種變分辨率的時域分析方法。它不僅繼承和發(fā)展了窗口傅立葉變換的化思想，而且克服了窗口大小 不隨

33、頻率變化，缺乏離散正交基的缺點。小波變換在分析低頻信號時其時間窗很大，而分析高頻信號時其時間窗較小，這恰符合實際問題中高頻信號持續(xù)時間短，低頻信號持續(xù)時間長的自然規(guī)律。小波分析能有效地提高輸出信噪比，同時也適用其他非平衡信號的降噪，小波應用于降噪重建與數(shù)據(jù)壓縮、奇異點出降噪等方面在國內(nèi)外研究中已取得一定的成果。3.1.4 希爾伯特黃變換希爾伯特黃變換（hht）是一種新的非平衡信號處理方法，其本質(zhì)是對非平衡信號進行簡化處理，將信號中不同尺度的波動或趨勢逐級分解開來，然后再進行時頻處理。對于振動信號的檢測與識別，人們已經(jīng)對基于傅里葉變換的方法進行了許多研究，在穩(wěn)態(tài)信號檢測方面取得了滿意的結(jié)果，但在

34、瞬態(tài)突變微弱信號的檢測與識別中卻不理想。希爾伯特黃變換在較高頻率、短時非平穩(wěn)信號的時頻分析處理中優(yōu)于傳統(tǒng)信號處理方法。3.1.5混沌理論混沌檢測是與現(xiàn)在有的各種檢測方法完全不同的信號處理方法，它主要是用于混沌系統(tǒng)對初值條件的極度敏感性，當將被檢測信號注入混沌系統(tǒng)后，就可以此混沌系統(tǒng)的動力學行為發(fā)生很大變化，根據(jù)這種變化，通過適應信號處理，從而測出被檢信號的各種參數(shù)。目前，常用的檢測微弱信號的混沌模型為間歇混沌模型duffing振子。具體來說，間歇性混沌是指系統(tǒng)從有序向混沌或混沌向有序轉(zhuǎn)化時，在非平衡、非線性條件下，當某些參數(shù)的變化達到某一臨界閾值時，系統(tǒng)的時間行為在周期運動和混濁運動兩者之間振

35、蕩，有關(guān)參數(shù)繼續(xù)變化時，整個系統(tǒng)由間歇性混沌發(fā)展成混沌。3.1.6 二維相干技術(shù)相干技術(shù)利用數(shù)學方法突出信號的相似性，進而檢測微弱信號、反映異常特征的一項新技術(shù)。相干技術(shù)方法分為三代：第一代算法是基于互相關(guān)的一種算法，這種算法在信噪比較高的情況下對信號有較好的分辨能力，但抗噪能力較差，第二代算法是基于相似的算法，與第一代算法相比是計算相干性較好的算法，且分辨率較高，但資料品質(zhì)對相干處理的效果仍有一定的影響，第三代算法是基于特征結(jié)構(gòu)的一種算法。3.1.7取樣積分與數(shù)字式平均法對于淹沒在噪聲中的正統(tǒng)信號的幅度和相伴，可以利用鎖定放大器進行檢測，但是如果需要恢復淹沒在噪聲中的脈沖波形，則鎖定放大器是

36、無能為力的。脈沖波形或脈動小型的快速上升沿和下降沿包含豐富的高次諧波分量，鎖定放大器輸出級的低通濾波器會濾除這些高頻分量，導致脈沖波形的畸變，對于這類信號的測量，必須使用其他有效的方法，取樣積分與數(shù)字式平均就是這樣的方法。為了恢復淹沒于噪聲中的快速變化的微弱信號，必須把每個信號周期分成苦干個時間間隔，間隔的大小取決于恢復信號所要求的精度。然后對于這些間隔的信號進行取樣，并將處于相同位置的取樣進行積分或平均。積分過程常用模擬電路實現(xiàn)，稱之為取樣積分，平均過程常通過計算機以數(shù)字處理的方式實現(xiàn)，稱之為數(shù)字式平均。3.1.8鎖定放大器鎖定放大器掏噪聲有三個基本出發(fā)點：（1）用調(diào)制器將直流或慢變信號的頻

37、譜遷移到調(diào)制頻率處，再進行放大，以避開1/f噪聲的不利影響（2）利用相敏檢測器實現(xiàn)調(diào)制信號的解調(diào)過程，可以同時利用頻率和進行檢測，噪聲與信號同頻又同相的概率很低（3）用低通小小器而不是用帶通濾波器來抑制寬帶噪聲，低通濾波器的頻帶可以做得很窄，而且其頻帶寬度不受調(diào)制頻率的影響，穩(wěn)定性也遠遠優(yōu)于帶通濾波器。3.1.9自適應噪聲抵消法自適應噪聲抵消屬于自適應信號處理的領(lǐng)域，它是以干擾噪聲為處理對象，利用噪聲與被測信號不相關(guān)的特點，自適應地調(diào)整濾波器的傳輸特性，盡可能的掏和衰減干擾噪聲，以提高信號檢測或信號傳遞的信噪比。自適應噪聲抵消不需要預告知道干擾噪聲的統(tǒng)計特性，它能在逐次迭代的過程中將自身的工作

38、狀態(tài)自適應地調(diào)整到最佳狀態(tài)，對抑制寬帶噪聲或窄帶噪聲都有效，因此自適應噪聲抵消在通信、雷達、聲納、生物醫(yī)學工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。自應用噪聲抵消的核心是自適應濾波器，自應用濾波過程是用自適應算法調(diào)整數(shù)字濾波器的參數(shù)，以使濾波器輸出逼近傳感器逼近傳感器輸出信號中疊加的噪聲，這樣就可以使抵消器的輸出逼近被測信號。自適應濾波所采用的最優(yōu)準則有最小均方差準則，最小二乘準則，最大信噪比準則，統(tǒng)計檢測準則以及其他一些最優(yōu)準則，其中應用最廣泛的準則是最小方差準則。3.1.10 調(diào)制解調(diào)法在測控系統(tǒng)中，進入測控電路的除了傳感器輸出的測量信號外，還往往有各種噪聲，而傳感器的輸出信號一般又很微弱，將測量信號從

39、含有噪聲的信號中分離來測控電路的一項重要任務。調(diào)制解調(diào)有調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相三種形式，當被測信號與噪聲頻帶重疊時，為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦予一定特征，即進行調(diào)制，將被測信號進行頻譜遷移，然后再用與調(diào)制信號同頻的信號進行解調(diào)得到測量信號。3.2信號檢測方法的比較針對電力系統(tǒng)中電流測量的實時性要求，以及繼電保護的速動性、靈敏性和可靠性的要求，需要光學電流互感器提供實時準確可靠的測量數(shù)據(jù)。比較上述常用的微弱信號檢測方法，得到以下結(jié)論：（1）鎖定放大器實質(zhì)上是相關(guān)檢測原理的一個特例，其技術(shù)已經(jīng)相對成熟，輸入信號必須為交流信號，利用lpf的窄帶化來提高其信噪比，主要測量幅度較小的直流信號或慢

40、變信號，只能檢測淹沒在噪聲中的正統(tǒng)信號的幅度和相位，而對于噪聲中的脈沖波形，lia的低通濾波器會濾除其高頻分量，導致波形畸變，但在電力系統(tǒng)中，頻率可基本上認為是書籍的，所測的電流為交流信號，提取出準確的幅度和相伴即可得到準確的波形，所以可以采用該方法進行微弱信號檢測，但其電路相對比較復雜，而且lpf的時間常數(shù)越大，等交噪聲帶寬越窄，snir越大，所需要的測量時間也越長，可以考慮采用其他的改進措施對其進行改進。（2）取樣積分與數(shù)字式平均法需要多次采樣后進行平均運算才能達到較高的輸出信噪比，主要是處理淹沒在噪聲中的周期或脈沖波型，對于非周期的慢變信號，需要調(diào)制或斬波賦予其一定的周期后再進行處理。取

41、樣積分適用于恢復高頻信號，數(shù)字式平均法更適用于低頻和中頻信號。但當被測信號的周期較長或要求的snir較大時，必須進行長時間的測量才能達到要求，因此采用取樣積分法來改善被測信號的信噪比是以時間為代價的，數(shù)字式平均法減小隨機噪聲，需要多次平均后噪聲有效值才大為減小，以提高信噪比，不能很好滿足實時獲取電力系統(tǒng)電流信息的需求。（3）希爾伯特黃非常適于檢測現(xiàn)實生活中普遍存在的大量頻率隨時間變換的非線性非平穩(wěn)信號，具有很高的信噪比，但其需要進行多次3次樣條插值，費時較長，實時性較差，不能很好的滿足電力系統(tǒng)實時測量要求。（4）自適應噪聲抵消法不需要預告知道干擾噪聲的統(tǒng)計特性，能在逐次迭代過程中將自身的工作狀

42、態(tài)自適應地調(diào)到最佳狀態(tài)，對抑制寬帶噪聲或窄帶噪聲都有效，但是自適應濾波器為獲得最優(yōu)濾波性能所采用的算法仍需進行改進才能滿足電力系統(tǒng)測量要求。（5）小波分析檢測微弱信號對非平穩(wěn)信號的噪聲降低具有無可比擬的優(yōu)點，可有效區(qū)別信號中的突變部分和信號中的噪聲部分。電力系統(tǒng)中暫態(tài)下噪聲相對于短路電流很小，光學電流互感器可較容易測量出短路電流值，而對于穩(wěn)態(tài)時的直流或慢變交流微弱正弦信號，小波分析沒有顯著優(yōu)勢。（6）混沌系統(tǒng)、隨機共振方法和二維相干技術(shù)最近研究比較多，但其理論還不是很完善，尤其是隨機共振方法只有當系統(tǒng)非線性，信號與噪聲達到某種匹配時背景噪聲才會增加微弱信號傳輸，以提高輸出信噪比。利用混沌系統(tǒng)對

43、于初始條件具有第三性的特點，可以用于電力系統(tǒng)的電流信號檢測，但目前才剛剛赴。（7）調(diào)制解調(diào)法能夠?qū)χ绷餍盘栠M行頻譜遷移，將信號頻率遷行色匆匆到遠離噪聲的頻帶之外，用傳統(tǒng)的濾波器就可以除去噪聲，再通過解調(diào)來還原初始信號，適合于直流電流的測量。（8）相關(guān)檢測法是基于信號的相關(guān)性和噪聲的隨機性特點進行信號檢測，信號和噪聲，噪聲和噪聲之間的相關(guān)函數(shù)為零，而信號與信號的相關(guān)函數(shù)為一直流量，其中含有信號的幅值和相位信息。通過正交矢量型相關(guān)檢測及數(shù)字信號處理，可得到信號的幅值和相位信息。通過正交矢量型相關(guān)檢測及數(shù)字信號處理，可得到信號的幅值和相伴。針對直流輸電線路直流側(cè)的諧波電流及噪聲特點，用相關(guān)檢測法對諧

44、波進行檢測可以有效消除噪聲。綜上所述，鎖定放大器、自適應噪聲抵消法、小波分析法、調(diào)制解調(diào)法、相關(guān)檢測法與其它方法相比，理論上較為成熟，能夠滿足電力系統(tǒng)對于電流測量的實時性要求，可以考慮用于直流電流和諧波的測量。其中調(diào)制解調(diào)的方法在用于直流電流測量時，結(jié)合第二章的信噪分析，可對直流信號進行頻譜遷移，避開噪聲的頻譜范圍，然后對濾波信號進行解調(diào)，即可得到直流電流，較之其他方法簡便易行，故本文選用調(diào)制解調(diào)法用于直流電流的測量，采用相關(guān)檢測法實現(xiàn)對諧波的檢測。3.3本章小結(jié)本章總結(jié)了幾種信號檢測方法的特點，在結(jié)這些檢測方法進行分析對比后確定采用調(diào)制解調(diào)方法對直流輸電線路上的直流電流進行測量，采用相關(guān)檢測

45、法測量直流輸電線路的諧波電流。第4章 直流電流檢測的仿真分析4.1檢測原理及過程在測量系統(tǒng)中，除了傳感器輸出的測量信號外，還含有各種噪聲，而傳感器的輸出信號一般又很微弱，將測量信號從含有噪聲的信號中分享出來是測量系統(tǒng)的一項重要任務。為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦予一定特征，即進行調(diào)制。所謂調(diào)制就是使一個信號的某些參數(shù)在另一信號的控制下發(fā)生變化的過程，輸出信號為已調(diào)制波。從已調(diào)制波中恢復出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)，然后再用與調(diào)制信號同頻的信號進行相乘得到測量信號。基于調(diào)制解調(diào)法設計的直流電流檢測系統(tǒng)框圖如圖4-1所示：圖4-1 基于調(diào)制解調(diào)的直流電流測量系統(tǒng)本文所設計的直流光學電流互感器

46、是基于法拉第磁光效應的，一束偏振光沿電流所產(chǎn)生的磁場方向通過faraday材料時，其偏振面所發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角與被測電流成正比。由于偏振光的偏轉(zhuǎn)角是不能被直接測量的，因此，人們利用馬呂斯定律把不可測的集團角信號轉(zhuǎn)換為可測的偏振光的光強信號。其中，馬呂斯定律的描述是：一束光強為的線偏振光，透過檢偏器以后，透射光的強度為，式中為線偏振光的光振動方向與檢偏器透振方向間的夾角。為了使檢偏器出射偏振光的光強獲得最大，通常將起、檢偏器夾角設定為，則根據(jù)馬呂斯定律 （4-1）其中是進入起偏器的入射光的光強（單位為），是由檢偏器輸出的出射光的光強（單位為）.由于法拉第旋轉(zhuǎn)角很小，只有幾度，式（4-1）可以轉(zhuǎn)換為 （

47、4-2）將式（2-2）代入到式（4-2）可得出射光的輸出光強為 （4-3）其中，v是faraday材料的菲德爾常數(shù)，i為被測直流電流值。由第二章所設計的直流光學電流互感器的結(jié)構(gòu)圖2-7及式（4-3）可知，光電探測器能夠線性的將光強信號（）轉(zhuǎn)換為電壓信號（v），即該電壓信號與被測直流電流i成線性關(guān)系，但與此同時，也引入了光電探測器的內(nèi)部噪聲。在直流光學電流互感器中，faraday材料的菲德爾常數(shù)和學電探測器的光電轉(zhuǎn)換比是常數(shù)，為便于分析，本文在以后的仿真實驗中均以光電探測器輸出的電壓信號為分析對象。鑒于信號與噪聲的頻段相重疊的特點，無法直接用傳統(tǒng)的濾波器來濾除噪聲。在這種情況下，我們采用調(diào)制解調(diào)

48、的方法對直流信號進行頻譜遷移，將其頻率遷移到噪聲的頻帶之外，用高通濾波器濾除低頻噪聲，然后對通過的直流信號進行解調(diào)，解調(diào)后的信號用低通濾波器濾除其調(diào)頻成分，輸出部分為一直流。取調(diào)制信號，調(diào)制頻率f=40khz，遠離噪聲的頻帶。則從檢偏器出射的光信號 （4-4）光信號進行光電探測器后引入了內(nèi)部噪聲，用高通濾波器濾去其中的低頻成分，同時也濾除噪聲，取高通濾波器截止頻率為f=30khz，通過的為含有直流信息的量 （4-5）對進行解調(diào)，取解調(diào)信號，與調(diào)制信號同頻，可得 （4-6）式（4-6）中含有直流信息的高頻項，也有低頻項，用低通濾波器濾除中的高頻項，取低通濾波器的截止頻率f=50hz。則可得輸出

49、（4-7）由式（4-7）可知，輸出為一直流，其中和可測得，v為一常數(shù)，根據(jù)選用的材料不同而不同?？芍绷餍盘柵c存在線性關(guān)系，通過這種關(guān)系即可求得直流。可以看出，通過運用調(diào)制解調(diào)方法對被測電流進行頻譜遷移，可以除去系統(tǒng)中存在的噪聲，獲得被測信號。4.2基于labview的信號檢測仿真4.2.1虛擬儀器labviewlabview（laboratory virtual instrument engineering workbench）是美國國家儀器公司（ni）的創(chuàng)新產(chǎn)品，是目前國際上應用最廣的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一，主要應用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等領(lǐng)域，并適用于多種不同的操作系統(tǒng)平

50、臺。labview是建立在windows基礎(chǔ)上的圖形融會貫通虛擬儀器開發(fā)平臺，它采用圖形化語言（g語言）編程，界面形象直觀，操作簡單，并且編程易學易懂，省時省力，可以節(jié)省大量系統(tǒng)的開發(fā)時間，而且模型化功能強，許多數(shù)字信號處理的算法被集成為圖形化模塊，用戶只需掌握該模塊的輸入輸出的接口功能即可。為逼真的模擬傳統(tǒng)儀器的工作方式，labview提供了豐富的控件，如各種旋鈕、開關(guān)、儀表盤、模擬數(shù)字示波器等，并可根據(jù)實際需要定制控件：labview完整地集成了與gpib、rs-232、rs-485和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通訊；labview還具有內(nèi)置程序為，提供了大量的連接機制，通過dlls、共享庫、

51、activiex等途徑實現(xiàn)與外界程序代碼或軟件系統(tǒng)的連接，將其自身無法或不易實現(xiàn)的任務能夠通過更適于完成此類任務的外部程序代碼來實現(xiàn)，從而增加了labview的整體功能。使用labview開發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32們的編譯程序，從而使常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測試等任務得以高速執(zhí)行。虛擬儀器vi的構(gòu)成可分為硬件構(gòu)成和軟件構(gòu)成，覺的虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖4-2所示。圖4-2 虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖4.2.2仿真過程分析用labview對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學電流互感器的直流電流測量過程進行仿真，仿真程序和前面板如圖4-3、4-4所示。由第二章所設計的直流光學電流互感器的傳感部件可知，為了提高光學電流互感

52、器的運行穩(wěn)定性，采用了直通式光學傳感結(jié)構(gòu)，但由此帶來的問題就是輸入到光電探測器的信號的信噪比降低。根據(jù)本文的設計經(jīng)驗，信噪比最嚴重時可達到-20db。圖4-3labview仿真程序框圖圖4-4 labview仿真的前面板在仿真中，模擬了直流光電互感器的測量環(huán)境，設定被測直流電流的變化范圍為：0.01-0.1(p.u.)，噪聲的有效值為3.59（p.u.），由此，被測電流從0.01-0.1范圍內(nèi)變化時，光電探測器輸出信號的信噪比低于20-db，采用噪聲濾波器將噪聲控制在20khz以下。噪聲的類型包括高斯白噪聲和1/f噪聲，這些噪聲均可由labview模擬給出，調(diào)制信號及解調(diào)信號用信號發(fā)生器生成，

53、高通濾波及低通濾波功能由濾波器模塊實現(xiàn)。根據(jù)仿真結(jié)果，當高通濾波器選擇不同的截止頻率時，輸出直流值與輸入直流值呈現(xiàn)不同的純屬關(guān)系。設，式中為輸出直流，為輸入直流，為系數(shù)，為常數(shù)，則對于不同的截止頻率下輸出與輸入直流值之間的關(guān)系如表4-1所示，高通濾波器截止頻率的選定主要取決于光電探測器所帶來的內(nèi)部噪聲。表4-1輸入、輸出直流的線性關(guān)系高通濾波器截止頻率（khz）3031323334k0.4070.37440.340.2970.248b0.40480.37430.3380.29790.2512通過這種純屬關(guān)系對輸出電流進行修正，即對于仿真中輸出的電流值，反推出輸入電流，再與輸入的電流值的準確值進

54、行比較分析。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當高通濾波器的截止頻率選取不同的值時，修正后的直流值與輸入直流值的誤差維持在0.2級以內(nèi)，滿足國家規(guī)定的標準。用labview中的信號檢測模塊對不同頻率下的輸入、輸出噪聲電壓有效值進行了測量，測量結(jié)果顯示，經(jīng)低通濾波器后輸出噪聲幅值明顯減小。經(jīng)過測量，得到噪聲有效值在3.59（p.u.）左右，針對直流光學電流互感器弱信號強噪聲的特點，選擇了高通濾波器截止頻率在30khz時0.01-0.1（p.u.）間的十個輸入電流值對輸入信噪比和輸出信噪比進行測量，信噪比，其中和分別為信號及噪聲電壓的有效值，得到的信噪比曲線如圖4-5所示。圖4-5 輸入、輸出信噪比曲線當輸入信號為0.

55、1（p.u.）時，未采用調(diào)制解調(diào)法時，信噪比達到-27db，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)信號處理后，輸出信噪比達到54db，測量精度達到0.2%。當輸入信號為0.05（p.u.）時，未采用調(diào)制解調(diào)法時，信噪比達到-27db，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)信號處理后，輸出信噪比達到54db，測量精度達到0.5%。當輸入信號從0.05（p.u.）到0.1（p.u.）變化時，輸出信噪比就快速減小，達到25db，測量精度達到5.6%，而未采用調(diào)制解調(diào)法時，信噪比達到-47db。當輸入信號從0.1（p.u.）開始增加時，由于信號增加而噪聲不變，輸出信噪比可以超過54db，達到0.2%的測量精度，如圖4-6所示。圖4-6 直流電流檢測誤差

56、曲線圖由此可見，利用調(diào)制解調(diào)的微弱信號檢測方法對直流電流進行微弱信號檢測，信噪比有了明顯的改善，噪聲得到了有效濾除。4.3本章小結(jié)本章針對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學電流互感器的直流電流測量展開研究，設計了測量系統(tǒng)框圖，推導了測量過程的相應公式，并在labview環(huán)境下進行了仿真。仿真結(jié)果證明，所設計的測量系統(tǒng)能夠有效消除系統(tǒng)中的噪聲，輸出信噪比有了明顯改善，表明測量精度滿足0.2級標準。第5章 總結(jié)與展望5.1全文總結(jié)現(xiàn)階段，高壓直流輸電已在我國得到了快速發(fā)展，直流電流互感器是直流系統(tǒng)中測量與保護的最基本單元，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到直流輸電設備的安全以及運行的穩(wěn)定性。隨著電力系統(tǒng)傳輸容量的不斷增長，傳統(tǒng)的直流互感器暴露出越來越多的缺點，難以適應我國迅速發(fā)展的高壓直流輸電事業(yè)的需求。而基于法拉第磁光效應的直流光學電流互感器以其種種優(yōu)點發(fā)展迅速，必將取代傳統(tǒng)的電流互感器。但是直流光學電流互感器在實用化的道路上依然存在一些問題。本文針對直流光學電流互感