暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法技术方案

本发明专利技术提供一种暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，属于电力系统过电压监测技术领域，包括：在监测系统光源开启之前，获取光纤接收器直流偏置电压初始值和光纤接收器所在环境的温度初始值；获取低通滤波模块输出的直流电压测量值、高通滤波模块输出的暂态量电压和温度传感器输出的温度实时值；计算所述温度实时值和温度初始值的差值作为温度变化值；利用多项式拟合，根据所述温度变化值计算光纤接收器直流偏置电压变化值；本发明专利技术消除了光纤接收器直流偏置电压温漂对暂态过电压监测测量准确度的影响。态过电压监测测量准确度的影响。

【技术实现步骤摘要】
暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法


[0001]本专利技术属于电力系统过电压监测
，具体涉及一种暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法。

技术介绍

[0002]电力系统暂态过电压不仅决定了系统中电力设备的绝缘水平，也威胁着电力设备的安全运行。但目前由于没有行之有效的暂态过电压监测手段，缺乏记录事故过程的暂态过电压数据，对于暂态过电压引起的事故分析主要依靠经验，导致对事故原因的分析不明晰、不彻底。利用暂态过电压监测系统实时记录故障发生的整个过程，通过对记录电压数据的分析就能准确确定事故原因，对提升设备绝缘水平和采取必要的防范措施具有重要意义。但在目前的工程实施中，由于没有效果良好的实用化过电压在线监测手段，并没有强制要求安装暂态过电压监测系统，使得暂态过电压的现场实测数据非常有限。因此，研发适用于现场复杂电磁环境的暂态过电压监测装置对保证电网安全可靠运行具有非常重要的意义。
[0003]光学电压传感器基于普克尔电光效应，原理上没有频带和响应时间问题，能准确传变暂态电压信号，且属于无源传感器，处理电路和传感器之间通过光缆连接，使得监测系统的一二次实现完全电气隔离，能有效解决目前暂态过电压监测方案易受现场恶劣电磁环境干扰的问题。因此，光学电压传感器是理想的电力系统暂态过电压感知设备。
[0004]电力系统暂态过电压的频带范围会达到数十兆赫，光学电压传感器本身测量频带没有问题，基于光学电压传感器的暂态过电压监测系统的测量频带主要受限于光纤接收器和采集卡的采样速率。因此，光纤接收器需选择宽带光纤接收器。
[0005]为了提高测量带宽，宽带光纤接收器的输出一般带有直流偏置电压。例如Avago公司的HFBR
‑
2416光纤接收器在无光输入时实测的直流偏置电压，其直流偏置电压均值约1.68V。如果该直流偏置电压不受环境温度等影响保持稳定，则可以在光学电压传感器的解调处理时加以剔除，不会影响光学电压传感器的测量准确度。但是，实验测试显示光纤接收器的直流偏置电压受环境温度影响明显。图1所示为环境温度曲线，图2所示为两只光纤接收器HFBR
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2416的直流偏置电压测试曲线。因此，为了保证基于光学电压传感器的暂态过电压测试准确度，目前急需一种方法，实现对宽带光纤接收器直流偏置电压的温漂进行补偿。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，以解决上述技术问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，所述暂态过电压监测系统包括光学电压传感器、光源模块、信号处理电路；光学电压传感器的一端连接过电压监测点，另一端接地，光源模块通过光缆连接所述光学电压传感器；所述信号处理电路包括光纤接收器、低通滤波模块、高通滤波模块和温度传感器；光纤
接收器用于将光学电压传感器的光信号转化为电压信号，所述低通滤波模块用于输出直流电压测量值，其中所述直流电压测量值为光学电压传感器静态工作电压实时值和光纤接收器直流偏置电压实时值之和，所述高通滤波模块用于获取光纤接收器暂态量电压；所述温度传感器用于采集环境温度；
[0008]所述方法为针对光源模块开启后光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，包括：
[0009]在监测系统光源开启之前，获取光纤接收器直流偏置电压初始值和光纤接收器所在环境的温度初始值；
[0010]在监测系统光源开启之后，获取低通滤波模块输出的直流电压测量值、高通滤波模块输出的暂态量电压和温度传感器输出的温度实时值；
[0011]计算所述温度实时值和温度初始值的差值作为温度变化值；
[0012]利用多项式拟合，根据所述温度变化值计算光纤接收器直流偏置电压变化值，公式为ΔU
d
为直流偏置电压变化值，K
i
为该光纤接收器的多项式补偿系数，i为自然数，i＝1,2,
…
,n，n为多项式阶数，ΔT为所述温度变化值；
[0013]计算所述直流偏置电压变化值和直流偏置电压初始值的和，得到直流偏置电压实时值；
[0014]计算所述直流电压测量值和直流偏置电压实时值的差，得到光学电压传感器的静态工作电压实时值；
[0015]根据所述静态工作电压实时值和暂态量电压计算光学电压传感器的被测电压结果，公式为u为所述被测电压结果，U
o2
为暂态量电压，k为光学电压传感器的电光效应常数，U
s
为所述静态工作电压实时值。
[0016]进一步地，所述光纤接收器的多项式补偿系数，通过以下方法确定：
[0017]按照预设温度变化规则，利用温控箱控制该光纤接收器处于不同温度下，测量不同温度下该光纤接收器的直流偏置电压；
[0018]计算温度变化值对应的该光纤接收器直流偏置电压变化值的数据集；
[0019]根据所述数据集计算该光纤接收器的多项式拟合中公式的多项式补偿系数K
i
。
[0020]本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供的暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，提出了一种基于多项式拟合的实时补偿方法，通过离线获得温度变化与光纤接收器直流偏置电压之间的关系，建立多项式数学模型，通过温度传感器实时监测环境温度，利用多项式拟合获得光纤接收器直流偏置电压的实时补偿值，从而得到准确的光纤接收器直流偏置电压，进而获得准确的光学电压传感器的静态工作光强，消除宽频带光纤接收器直流偏置电压温漂对暂态过电压监测测量准确度的影响；有效提高基于光学电压传感器的暂态过电压监测系统的测量准确度。此外，本专利技术设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是现有光纤接收器温度实验时的温度曲线；
[0023]图2是现有光纤接收器温度实验时的直流偏置电压曲线；
[0024]图3是现有光纤接收器温度实验时的直流偏置电压变化曲线；
[0025]图4是本专利技术一个实施例提供的一种补偿方法的流程性示意图；
[0026]图5是本专利技术提供的一种暂态过电压监测系统的结构示意图；
[0027]图6是本专利技术提供的一种确定多项式补偿系数的实验接线方法示意图；
[0028]其中，1、光学电压传感器；2、光缆；3、光源模块；4、信号处理电路；41、光纤接收器；42、低通滤波模块；43、高通滤波模块；44、温度传感器；5、高速采集卡；6、监测分析主机。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暂态过电压监测系统的光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，其特征在于，所述暂态过电压监测系统包括光学电压传感器、光源模块、信号处理电路；光学电压传感器的一端连接过电压监测点，另一端接地，光源模块通过光缆连接所述光学电压传感器；所述信号处理电路包括光纤接收器、低通滤波模块、高通滤波模块和温度传感器；光纤接收器用于将光学电压传感器的光信号转化为电压信号，所述低通滤波模块用于输出直流电压测量值，其中所述直流电压测量值为光学电压传感器静态工作电压实时值和光纤接收器直流偏置电压实时值之和，所述高通滤波模块用于获取光纤接收器暂态量电压；所述温度传感器用于采集环境温度；所述方法为针对光源模块开启后光纤接收器直流偏置温漂补偿方法，包括：在监测系统光源开启之前，获取光纤接收器直流偏置电压初始值和光纤接收器所在环境的温度初始值；在监测系统光源开启之后，获取低通滤波模块输出的直流电压测量值、高通滤波模块输出的暂态量电压和温度传感器输出的温度实时值；计算所述温度实时值和温度初始值的差值作为温度变化值；利用多项式拟合，根据所述温度变化值计算光纤接收器直流偏置电压变化值，公式为ΔU

【专利技术属性】
技术研发人员：李其莹，尹东，于文斌，刘祥国，高山，马进军，马延庆，万斌，柳晓，秦松，冉亮，许玉伟，韩增永，丁申，范少华，高运兴，叶俊，尚建华，曹丽莹，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：