Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (06.2022) : Research on the performance of fiber optical current transformer for high voltage filtering capacitor unbalanced current measurement

Research on the performance of fiber optical current transformer for high voltage filtering capacitor unbalanced current measurement

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-06-64-72

UDC 535.4

 

Jun Zhao1, Shengguo Xu2, Baofeng Wu3, Xiaohan Sun4* 

1, 4National & Local Joint Engineering Research Center for Optical Sensing/Communications Integrated Networking, Southeast University, Nanjing, China

2Changyuan Shenrui Jibao Automation Co., Ltd, Nanjing, China

1, 3Nanjing Sunlight Information Technology Research Institute Co., Ltd, Nanjing, China

1103200021@seu.edu.cn http: //orcid.org/0000-0003-0603-1636

2573286606@qq.com      http: //orcid.org/0000-0002-8497-2952

3baofengwu@njxgxxkj.com          http: //orcid.org/0000-0002-6008-1768

4xhsun@seu.edu.cn          http: //orcid.org/0000-0003-4645-3788

Abstract

Subject of study. A fiber-optic measurement scheme for unbalanced current of high-voltage filtering capacitor is proposed, where an all-fiber temperature sensor based on temperature birefringence is presented to realize the real-time correction of temperature errors. Method. The prototypes of the all-fiber filter unbalanced fiber optical current transformer type and magneto-optical crystal type with a rated current of 1 A and rated voltage of 258 kV have been developed and performance tested. Main results. After temperature correction, the accuracy of all-fiber filter unbalanced fiber optical current transformer type in the range of -40 °C to 70 °C meets the error limit requirements of class 0.2 specified in the Chinese Standard: GB/T 20840.8-2007 ( Instrument transformers — Part 8: Electronic current transformers standard), whose accuracy, integration, reliability and anti-interference ability are better than magneto-optical crystal type. Instrument transformers — Part 8: Electronic current transformers standard whose accuracy, integration, reliability and anti-interference ability are better than magneto-optical crystal type. Practical significance. The proposed scheme has the ability of small current (less than 20 mA) measurement in high voltage (more than 110 kV) scenarios.

Keywords: high-voltage filtering capacitor, fiber optical current transformer, fiber temperature sensor, temperature correction, accuracy

Acknowledges: Aeronautical Science Foundation of China (2019ZH069003); Scientific research projects of ministry and provincial key laboratories in China (2242020k30035).

For citation: Jun Zhao, Shengguo Xu, Baofeng Wu, Xiaohan Sun. Research on the performance of fiber optical current transformer for high voltage filtering capacitor unbalanced current measurement // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 6. С. 64–72. DOI 10.17586/1023-5086-2022-89-05-64-72

OCIS codes: 060.2370. 

 

Исследование характеристик волоконно-оптического трансформатора тока для измерения тока дисбаланса высоковольтного фильтрующего конденсатора

Jun Zhao, Shengguo Xu, Baofeng Wu, Xiaohan Sun

Аннотация

Предмет исследования. Предложена волоконно-оптическая схема измерения тока дисбаланса высоковольтного фильтрующего конденсатора, в которой реализована коррекция температурных ошибок в реальном времени, использующая полностью волоконный датчик температуры на основе температурного изменения двойного лучепреломления. Метод. Разработаны прототипы волоконно-оптического трансформатора тока цельноволоконного (AF-FU-FOCT) и магнитооптического кристаллического (MOC-FU-FOCT) типов на номинальный ток 1 А и номинальное напряжение 258 кВ, выполнены испытания этих устройств. Основные результаты. После температурной коррекции точность цельноволоконного устройства (AF-FU-FOCT) в диапазоне от -40 °C до 70 °C соответствует требованиям к пределу погрешности класса 0,2, указанным в стандарте GB/T 20840.8-2007 (Китай), причём точность, удобство интеграции в схемы, надёжность и помехоустойчивость его оказалась лучше, чем у магнитооптического кристаллического устройства (MOC-FU-FOCT). Практическое значение. Предлагаемая схема даёт возможность измерения малых токов (менее 20 мА) в высоковольтной (более 110 кВ) аппаратуре.

Ключевые слова: высоковольтный фильтрующий конденсатор, волоконно-оптический трансформатор тока, волоконный датчик температуры, температурная коррекция, точность

 

REFERENCES

1.    Lv W., Xie H., Xu Q., Shen C., Chen F. The impacts of AC filters to power grid harmonic in UHVDC converter station // Proc. of the 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration. Beijing, China. 20–22 Oct. 2018.

2.   Wang H., Tan Y., Wang X., Luo L., Liu L. Mou X. Research on configuration and switching strategy of AC filter for Shaoshan Converter Station // Proc. of the 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration. Beijing, China. 20–22 Oct. 2018.

3.   Sheng H., Wang F., Tipton C. A fault detection and protection scheme for three-level DC-DC converters based on monitoring flying capacitor voltage // IEEE T. Power Electr. 2012. V. 27. № 2. P. 685–697.

4.   Santos H., Paulino J., Boaventura W., Baccarini L., Murta M. Harmonic distortion influence on grounded wye shunt capacitor banks protection: Experimental results // IEEE T. Power Deliver. 2013. V. 28. № 3. P. 1289–1296.

5.   Ripka P. Electric current sensors: a review // Meas. Sci. Technol. 2010. V. 21. № 11. P. 1–23.

6.   Chen Y.F., Huang Q., Khawaja A.H. A novel non-invasion magnetic sensor array based measurement method of large current // Measurement. 2019. V. 139. P. 78–84.

7.    Wang H., Fu Z.H., Wang Y. A time-domain feedback calibration method for air-coil magnetic sensor // Measurement. 2019. V. 135. P. 61–70.

8.   Vitsinskii S., Lovchii I., Mokeev S. Fiber-optic ac transformers // J. Opt. Technol. 2003. V. 70. № 4. P. 225–229.

9.   Wang L.H., Wei G.J., Zhu Y.N., Liu J., Tian Z.Q. Real-time modeling and online filtering of the stochastic error in a fiber optic current transducer // Meas. Sci. Technol. 2016. V. 27. № 10. P. 1–6.

10. Kucuksari S., Karady G.G. Experimental comparison of conventional and op-tical current transformers // IEEE T. Power Deliver. 2010. V. 25. № 4. P. 2455–2463.

11.  Wang Z.P., Wang X.Z. Theoretical analysis of the temperature characteristics of an optical current sensing element // Measurement. 2009. V. 42. № 2. P. 277–280.

12.  Muller G.M., Yang L., Gulenaltin B., Frank A., Bohnert K. Tempera-ture compensation of fiber-optic current sensors // Proc. of the 23rd interna-tional conference on optical fiber sensors. Santender, Spain. 2 June. 2014. P. 915705-1–915705-4.

13.  Miklós L., Robert W., Andreas F., Klaus B. Thermal tuning of fiber quarter-wave retarders for temperature compensation of fiber-optic current sensors // Proc. of the conference on optical sensors. Rio Grande, Puerto Rico United States. 14–17 July. 2013.  Paper# SM3C.3.

14.  Muller G.M., Frank A., Lenner M., Bohnert K., Gabus P., Guelenaltin B. Temperature compensation of fiber optic current sensors in different regimes of operation // Proc. of the 25th IEEE Photonics Confer-ence. Burlingame. USA. 23–27 Sep. 2012. P. 745–746.

15.  Bohnert K., Gabus P., Nehring J., Brandle H. Tempera-ture and vibration insensitive fiber-optic current sensor // J. Lightwave Technol. 2002. V. 20. № 2. P. 267–276.

16.  Willsch M., Richter M., Kaiser J., Bosselmann T., Judendorfer T. Compensa-tion methods of the temperature dependence of glass ring type optical current sensors // Proc. of the 7th European Workshop on Optical Fibre Sensors. 01–04 Oct. 2019. Limassol. Cyprus. P. 1119904-1–1119904-4.

17.  Yan Z.J., Zhou K.M., Zhang L. In-fiber linear polarizer based on UV-inscribed 45 degrees tilted grating in polarization maintaining fiber // Opt. Lett. 2012. V. 37. № 18. P. 3819–3821.

18. Bharathan G., Hudson D.D., Woodward R.I., Jackson S.D., Fuerbach A. In-fiber polarizer based on a 45-degree tilted fluoride fiber Bragg grating for mid-infrared fiber laser technology // OSA continuum. 2018. V. 1. № 1. P. 56–63.

19.  Zhao J., Wang H., Sun X. Study on the performance of polarization maintain-ing fiber temperature sensor based on tilted fiber grating // Measurement. 2021. V. 168. № 10. P. 1–7.

20. Fitzpatrick C., Lewis E., Al-Shamma'a A., Lucas J. An optical fiber sensor for on-line temperature control of germicidal microwave plasma powered UV lamps // Measurement. 2003. V. 33. № 4. P. 341–346.

21.  Zhan Y., Feng C., Shen Z., Xie N., Liu H., Xiong F., Wang S., Sun Z., Yu M. Fiber Bragg grating monitoring for composites in the out-of-autoclave curing process // J. Opt. Technol. 2018. V. 85. № 6. P. 371–376.

22.      Sidorova A., Tsirukhin A. The effect of the ambient temperature and refrac-tive index on the spectral characteristics of long-period fiber gratings with a corrugated polymeric coating // J. Opt. Technol. 2010. V. 77. № 5. P. 339–343.