基于光學電流互感器的快速濾波處理方法

嚴宇恒 王建南 胡亞偉

文章把基于光學電流互感器的快速濾波處理作為研究對象，對其進行了數學模型的建立、快速濾波算法編程和軟件實現等工作。

關鍵詞：光學電流互感器;快速濾波;測量精度。

引言

我國電網電壓的最高等級已經達到了1000kV。現在，傳統的電磁式電流互感器中一些嚴重的缺陷已經越來越突出，難以滿足智能電網在線數據監測、高精度的故障診斷、電網數字化等的發展需要;隨著電流互感器的絕緣結構越來越復雜，其絕緣造價也大幅提高。因此，研究者們已經開始著手尋求更加適用的新型電流互感器。基于光學傳感技術，將光電子學的方法應用到電流互感器上，有人提出了一種光電式電流互感器。這種光學電流互感器因其光學技術的優勢，在電力行業具有很好的前景。

現在通常使用數字信號處理系統測量一些弱小的信號，而且對于信號的實時處理能力要求頗高。這個過程在處理復雜的數據和算法時，信號處理的速度就不能滿足其實時性要求了。

文章選用MATLAB實現信號處理的方法，對光學電流互感器的輸入信號進行實時的信號處理。

一、典型光學電流互感器的分類

典型光學電流互感器的種類分為三種：全光纖式光學電流互感器、塊狀光學電流互感器和集磁環式光學電流互感器，這三種互感器的主要區別在于傳感頭的結構。

全光纖式光學電流互感器又被稱作功能型光學電流互感器，在通電導體的四周纏繞上傳感光纖，就構成了全光纖式光學電流互感器，這種互感器利用光纖的偏振特性，通過測量光纖中偏振光的旋轉角來間接測量電流。

塊狀光學電流互感器選用的傳感材料是經過特殊光學加工的磁光材料，在這種磁光材料中，圍繞著通電導體的偏振光會傳播一周或數周。塊狀光學電流互感器的閉合光路是由光的全反射原理構成的，電矢量相互垂直的兩個分量之間產生相位差，它們之間不僅存在相位補償問題，還因為光學粘膠的使用造成的運行穩定性問題。

集磁環式光學電流互感器的特點是磁環上存在一個人為的開口，這個開口中放置著磁光材料，偏振光通過磁環開口的磁場時會發生偏轉，通過測量這個偏轉角從而得到線路中的電流大小。

二、快速濾波算法

針對濾波算法，對算法的結構進行了適當的變換，原本算法中大量的矩陣運算和求逆運算因為與采樣數據無關，就可以將它們分離出來進行運算。快速濾波的五個方程由兩個迭代過程組成：

公式包括一個矩陣的乘法和一個向量的乘法，特別符合MATLAB數字平臺的實現。

三、交流系統的快速濾波仿真

四、小結

文章根據標準的濾波基本方程，結合濾波的性質，從濾波算法的方程入手，對算法的結構進行適當的變換，提出了一種適合在軟件上實現的快速濾波算法。最后，在目標電流為交流系統情況下，建立合適的濾波空間模型，在MATLAB環境下仿真驗證了快速濾波算法能夠準確地分離出交流分量，并且能夠有效地濾除隨機噪聲。

參考文獻

[1]王曉菁.膜片式高靈敏度光學電流傳感器系統研究[D].碩士學位論文.

[2]侯慧.電子式電流互感器對距離保護的影響及應用[J].電網技術.2006.12：24-27.

作者簡介：嚴宇恒，男;漢族，出生年月：1991.3 ;籍貫：湖北省宜昌市;最高學歷：碩士研究生;目前職稱：工程師;研究方向：電氣工程自動化

王建南，男 ，漢族，出生年月：1987.10 ;籍貫：江西省上饒市;最高學歷：碩士研究生 ;目前職稱：工程師 ;研究方向：電力系統高電壓

胡亞偉 ，男，漢族;出生年月：1988.4 ;籍貫：湖北省黃岡市;最高學歷：碩士研究生;目前職稱：工程師;研究方向：電力系統自動化