基于光学电流互感器的快速滤波处理方法

严宇恒 王建南 胡亚伟

文章把基于光学电流互感器的快速滤波处理作为研究对象，对其进行了数学模型的建立、快速滤波算法编程和软件实现等工作。

关键词：光学电流互感器;快速滤波;测量精度。

引言

我国电网电压的最高等級已经达到了1000kV。现在，传统的电磁式电流互感器中一些严重的缺陷已经越来越突出，难以满足智能电网在线数据监测、高精度的故障诊断、电网数字化等的发展需要;随着电流互感器的绝缘结构越来越复杂，其绝缘造价也大幅提高。因此，研究者们已经开始着手寻求更加适用的新型电流互感器。基于光学传感技术，将光电子学的方法应用到电流互感器上，有人提出了一种光电式电流互感器。这种光学电流互感器因其光学技术的优势，在电力行业具有很好的前景。

现在通常使用数字信号处理系统测量一些弱小的信号，而且对于信号的实时处理能力要求颇高。这个过程在处理复杂的数据和算法时，信号处理的速度就不能满足其实时性要求了。

文章选用MATLAB实现信号处理的方法，对光学电流互感器的输入信号进行实时的信号处理。

一、典型光学电流互感器的分类

典型光学电流互感器的种类分为三种：全光纤式光学电流互感器、块状光学电流互感器和集磁环式光学电流互感器，这三种互感器的主要区别在于传感头的结构。

全光纤式光学电流互感器又被称作功能型光学电流互感器，在通电导体的四周缠绕上传感光纤，就构成了全光纤式光学电流互感器，这种互感器利用光纤的偏振特性，通过测量光纤中偏振光的旋转角来间接测量电流。

块状光学电流互感器选用的传感材料是经过特殊光学加工的磁光材料，在这种磁光材料中，围绕着通电导体的偏振光会传播一周或数周。块状光学电流互感器的闭合光路是由光的全反射原理构成的，电矢量相互垂直的两个分量之间产生相位差，它们之间不仅存在相位补偿问题，还因为光学粘胶的使用造成的运行稳定性问题。

集磁环式光学电流互感器的特点是磁环上存在一个人为的开口，这个开口中放置着磁光材料，偏振光通过磁环开口的磁场时会发生偏转，通过测量这个偏转角从而得到线路中的电流大小。

二、快速滤波算法

针对滤波算法，对算法的结构进行了适当的变换，原本算法中大量的矩阵运算和求逆运算因为与采样数据无关，就可以将它们分离出来进行运算。快速滤波的五个方程由两个迭代过程组成：

公式包括一个矩阵的乘法和一个向量的乘法，特别符合MATLAB数字平台的实现。

三、交流系统的快速滤波仿真

四、小结

文章根据标准的滤波基本方程，结合滤波的性质，从滤波算法的方程入手，对算法的结构进行适当的变换，提出了一种适合在软件上实现的快速滤波算法。最后，在目标电流为交流系统情况下，建立合适的滤波空间模型，在MATLAB环境下仿真验证了快速滤波算法能够准确地分离出交流分量，并且能够有效地滤除随机噪声。

参考文献

[1]王晓菁.膜片式高灵敏度光学电流传感器系统研究[D].硕士学位论文.

[2]侯慧.电子式电流互感器对距离保护的影响及应用[J].电网技术.2006.12：24-27.

作者简介：严宇恒，男;汉族，出生年月：1991.3 ;籍贯：湖北省宜昌市;最高学历：硕士研究生;目前职称：工程师;研究方向：电气工程自动化

王建南，男 ，汉族，出生年月：1987.10 ;籍贯：江西省上饶市;最高学历：硕士研究生 ;目前职称：工程师 ;研究方向：电力系统高电压

胡亚伟 ，男，汉族;出生年月：1988.4 ;籍贯：湖北省黄冈市;最高学历：硕士研究生;目前职称：工程师;研究方向：电力系统自动化