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电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术及应用

发布日期:2013-01-03 00:00:00   查看次数:28319 次

 

本项目所属学科专业为物理光学与电子光学仪器。电能已在社会生产的各行业领域得到广泛应用,电学参量的准确测量是获取电气系统和电气设备运行状况、实施各类控制的重要依据,是电气系统的安全、可靠、稳定、有效运行的基础。国内外不乏因电学参量测量装置(如电力互感器)故障而引发大面积电力事故并造成重大生命财产损失的案例。

电学参量的传统测量方法主要基于电磁感应、分压分流、霍尔效应等原理,基于以上原理的电学参量测量装置普遍存在安全性、可靠性差,绝缘结构复杂,不能同时兼顾高精度、大动态范围和宽频域的测量等特点,这些不足已使传统测量装置成为制约诸多工业领域发展的技术瓶颈。上世纪60年代以来,随着光导纤维及光电子的技术进步,国内外开始研究基于光学效应的电学参量测量技术。光纤测量技术是目前所知电学参量测量的最好解决途径,公认是传统测量技术的革命性替代方案。

电学参量的光纤测量装置具有安全性好、绝缘简单、测量精度高、动态范围大、响应频域宽等优点,但信号检测与高精度测量技术、对温度、振动、应力等外界环境适应性技术和测量装置的长期稳定性技术等是制约光纤测量装置工程化的重大技术难题。本项目于2002年开展电学参量光纤测量装置的研究工作, 历时10年,突破多项关键技术。本项目光纤电流测量装置实现了测量准确级0.1、保护准确级5TPE,通过63kA暂态大电流试验,最大量程超过170kA,频率测量范围为0100kHz;光纤电压测量装置实现了测量准确级0.2、保护准确级3P,频率测量范围为0100kHz。本项目成果稳态测量精度与传统测量装置最好水平相当,暂态精度、动态范围、频率范围等动态测量性能、产品安全性能、环保性能(节约能耗、金属耗材)等方面显著优于传统测量装置。

 

本项目具有完全自主知识产权和批量国产化能力,已获授权发明专利8项、其他知识产权5项。鉴定委员会认为本项目技术复杂、难度很大,其综合技术水平居国内领先、国际先进水平,其中准确度、带宽等主要技术指标达到国际同类产品领先水平。成果已成功应用于智能变电站、舰船电网、行波测距、超高压直流测量、电冶金直流测量、电源品质监测等多个工业领域,并实现产品向发达国家出口。应用电压等级覆盖220V750kV,全站最长运行时间已近3年,数量超过1600相,在国际上同类产品中工程应用数量居于首位,创直接经济效益1.8亿元。项目实现了我国电气系统电学参量宽频域高精度测量技术的重大创新,显著推动了我国电力测量设备及光电仪器仪表制造行业的技术进步,对智能电网等相关应用领域的技术进步和产业发展具有重大促进作用,已产生显著的经济与社会效益。

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