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温度是影响光学电流互感器品质的最重要因素。本文以大量实验和现场运行数据的挖掘为基础,研究光学电流互感器光强的温度特性问题,为解决阻碍光学电流互感器实用化的两大世界难题奠定理论基础。
从任意起偏角入射的情形,推导了线性双折射影响下光学电流互感器输出光强的数学模型,定义了静态工作光强、双折射光强和法拉第效应光强,提出了面向输出光强的光学电流互感器温度特性的分析思想。
光学电流互感器运行稳定性差表现为静态工作光强的逐步衰竭。本文在比较了闭合光路结构和直通光路结构的光学电流传感头特点的基础上,首次从光路耦合效率的角度,详细分析了光学传感头的光程长度引起的光路耦合损耗对静态工作光强的影响,从理论上论证了直通光路结构的光学电流传感头具有更好的温度稳定性,为更好地解决光学电流互感器的运行稳定性问题奠定了理论基础。
引入相关性分析的理论,详细分析了采用直通光路结构的光学电流互感器样机的静态工作光强与环境温度的关系。提出了光强长期温度特性的概念,分析了样机静态工作光强的长期温度特性,论证了样机的长期运行稳定性。在此基础上,提出了光学电流互感器运行稳定性的评判原则。
为了探究光学电流互感器样机线性双折射的变化规律,详细分析了样机的双折射光强和环境温度的关系,提出了光强短期温度特性的概念,分析了样机双折射光强的短期温度特性。
详细分析了线性双折射和入射起偏角对光学电流互感器测量精度的影响,研究了暂态非周期分量的测量精度与线性双折射及入射起偏角的关系。该工作对于光学电流互感器的设计具有理论指导意义。结合现场运行数据,分析了样机中实际存在的线性双折射对测量精度的影响,进而讨论了课题组提出的独立量自适应光学电流传感技术的可实现性和有效性。
讨论了光学电流互感器的精度测试的温度要求。在此基础上,建立了光学电流互感器的检测系统,并利用该系统对自适应光学电流互感器进行了精度测试。
光学电流互感器的运行可靠性试验标准的空白,也是阻碍光学电流互感器实用化进程的主要因素。结合光强的温度特性,参照光无源器件的可靠性试验标准,设计了光学电流传感头的温度试验的相关内容,并阐述了光学电流传感头的可靠性评估和寿命计算方法,为进一步进行光学电流互感器的可靠性研究奠定了基础。