光学电流传感层叠抗外磁干扰技术研究

摘要：

直通光路型磁光式光学电流传感器(magneto-optical current sensor,MOCS)因具有体积小,测量准确度高等多种优点,在智能电网中有广阔应用前景.然而,由于无法构成闭合光路,外磁场干扰一直是制约直通光路型磁光式光学电流传感器实用化的重要因素.为解决此问题,该文提出光学电流传感层叠抗外磁干扰技术.首先通过定义非连续积分路径,积分张角等概念,推导出电流位于非连续闭合路径内外时对应的磁场积分表达式,进而建立适用于含任意数量磁光传感单元、按对称多边形方式布置的 MOCS 所受外磁干扰分析的数学模型,提出闭合路径中心偏转模型,并得出最佳中心偏转角.在此基础上提出一种新型的层叠式 MOCS 结构,基本抗御传感结构外任意位置电流给 MOCS带来的磁场干扰.其次,提出通用的层叠式 MOCS 测量误差分析方法,从理论上证明层叠式 MOCS 满足工程需求及标准.分别建立层叠式MOCS数值仿真模型及COMSOL有限元仿真模型.仿真结果表明,在不同干扰条件下,层叠式 MOCS的测量误差均低于 0.2％,证明此结构能够有效降低存在外磁干扰时 MOCS 的测量误差.最后,设计并搭建相应的层叠式 MOCS 实验平台并进行相应实验.实验结果表明,新型层叠式 MOCS 在多种干扰情况下其测量误差均小于0.2％,证明了所提数学模型正确性及层叠式结构应用于提高MOCS抗外磁干扰能力时的有效性.

关键词：法拉第磁光效应、光学电流互感器、最佳中心偏转角、层叠光学结构、抗外磁干扰

所属期刊栏目：43

分类号：TM452(变压器、变流器及电抗器)

资助基金：国家自然科学基金51277066

在线出版日期：2023-06-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：4055-4068,中插32