离散环路磁场积分理论及光学电流传感零和御磁技术研究

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直通光路、闭合光路是磁光玻璃光学电流互感器的两种传感结构。直通光路结构运行可靠性高,但抗磁场干扰能力差;闭合光路结构抗磁场干扰能力强,但运行可靠性低。可靠性与抗磁场干扰能力的矛盾是磁光玻璃光学电流互感器实用化的主要障碍。已有的抗磁场干扰技术或者不适用,或者效果不佳。本文采取让外磁场进入但失去干扰作用的御磁技术路线,研究抵御磁场干扰的基础理论及御磁技术,致力于解决直通光路型光学电流互感器的实用化难题。  针对直通光路型光学电流互感器抗磁场干扰理论支撑不足问题,建立了离散环路磁场积分模型。提炼了离散环路磁场积分的科学问题,定义了零和P点概念,建立了离散环路磁场积分的一般表达形式,揭示了离散环路磁场积分的一般性物理规律,指出安培环路定律是此物理规律的特例。对于对称多边形离散环路,建立了其零和P点模型;对于正多边形离散环路,建立了其零和P线模型与互易模型。离散环路磁场积分模型为解决直通光路型光学电流互感器的磁场干扰问题奠定了理论基础。  针对单电流引起的磁场干扰问题,提出了直通光路型光学电流互感器的对称多边形零和御磁技术。离散环路磁场积分规律表明,位于零和P点的电流产生磁场的离散环路积分为零。基于对称多边形离散环路的零和P点模型,提出了对称多边形零和御磁技术,在理论上可完全消除单电流引起的磁场干扰现象。物理实验支撑了这个结论。  针对多电流测量的磁场互扰问题,提出了直通光路型光学电流互感器的正多边形零和御磁技术。以电力系统的典型三相布置为对象,基于正多边形离散环路的零和P线模型,提出了正多边形零和御磁技术。对于电力系统三相典型接线方式,该技术可保证任意相都是其它相的零和P点,理论上满足互易条件,效果上可完全避免磁场互扰现象。物理实验证明了该技术正确性。  针对偏离零和P点的抗磁场干扰能力评价问题,建立了直通光路型光学电流互感器的磁场抗扰度数学模型。定义了刻画抵御磁场干扰能力的磁场抗扰度概念,提出了直通光路型光学电流互感器的磁场抗扰度评价方法,并建立了其磁场抗扰度数学模型,为分析磁场干扰特性提供了有效工具。研究了磁场的干扰因素及干扰规律,据此提出了提高磁场抗扰度的优化方案,干扰电流位于零和P点某个邻域内时其干扰作用可忽略不计。物理实验证明了优化方案的有效性。  针对研究成果的产品转化问题,研制了零和御磁光学电流互感器产品样机。面向气体绝缘封闭组合电器(GIS),基于零和御磁技术的研究成果,集成现有的光学电流互感器自愈传感技术,研制了零和御磁光学电流互感器。电力工业电气设备检验测试中心按照国家检测标准对其进行了产品型式试验、按照国家电网公司检测方案对其进行了性能检测试验。试验结果表明,所研制的零和御磁光学电流互感器满足0.2/5P准确级,具备卓越的抵御磁场干扰性能,解决了磁光玻璃光学电流互感器的可靠性与抗磁场干扰能力的矛盾,具备了挂网运行条件。
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