Возможности применения оптоволокна в качестве измерительного тракта - Дипломная работа

При проведении измерений в электроэнергетики исследователи сталкиваются с целым рядом проблем, такие как: сложная электромагнитная обстановка, обусловленная наложением различных электромагнитных полей, неудачное сочетание параметров измерительной схемы и т.д.Простейшим и наиболее общим случаем такой связи являются цепи, имеющие общий "обратный провод", обычно являющийся сетью заземления, причем предполагается, что он не идеален, то есть имеет отличное от нуля сопротивление. Благодаря наличию общего сопротивления ZC падение напряжения на сопротивлении нагрузки контура Е1, ZL1 представляет собой алгебраическую сумму полезной ЭДС Е1 и напряжения помехи, вызванной протеканием тока в контуре E2, ZL2, поскольку сопротивление ZL1 обычно намного больше общего сопротивления ZC, таким образом, напряжение помехи составляет величину ZCI2, где ZC соответствует передаточной функции, вследствие чего в данном случае может быть названо передаточным сопротивлением. Существует два возможных пути ослабления связи через общее полное сопротивление без воздействия на источники помех: · устранение общего обратного провода (стратегия разомкнутой цепи); При рассмотрении контуров заземления, эти два метода иногда приводят к диаметрально противоположным результатам: · устранение общего обратного провода эквивалентно задаче обеспечения каждой сети не более одного присоединения к земле, что ведет к концепции радиальной схемы заземления (схемы заземления звездой); · уменьшение сопротивления обратного провода, напротив, означает увеличение числа проводников (так как простое увеличение сечения проводника слабо влияет на его индуктивность), увеличение количества точек заземления ведет к образованию сложнозамкнутой сети заземления.Данная связь имеет место в любом случае, когда две цепи имеют общий магнитный поток. Обычно таким случаем является ситуация, когда земля является частью обеих цепей и, по крайней мере, по одному проводнику протекает ток. В простейшем случае, приведенном на рисунке 1.3, связь образуется между двумя параллельными проводниками, расположенными над поверхностью земли, которая служит обратным проводом для обоих контуров. оптоволоконный измерительный тракт помеха Предположим, что цепь E2 - R2 - L2 является источником возмущения, цепь E2 - R2 - L2 - ZL1 - приемником, а полезный сигнал (ток) в этой цепи много меньше, чем ток цепи, создающий помеху, вследствие чего его влиянием, вследствие чего его влиянием на вторую цепь можно пренебречь. Решение уравнений, описывающих данную цепь, показывает, что напряжение U1 является суммой напряжения полезного сигнала E1ZL1/ (ZL1 Z1);Другим способом ослабления индуктивной связи между контурами 1 и 2 является прокладка около первого проводника (или, как будет видно далее, около второго проводника) короткозамкнутого контура 3, сцепленного с магнитным потоком, как можно более близким к магнитному потоку контура 1 (или 2) (см. рис.1.7) Контур 3 взаимодействует с магнитным потоком подобно короткозамкнутой вторичной обмотке трансформатора. Единственный способ удостовериться, что потоки, охватываемые контурами 1 и 3 (или 2 и 3), одинаковы, это использовать в качестве третьего проводника трубку, окружающую проводник 1 или 2.Рассмотрим более детально эффективность такого экранирования, для чего получим решение уравнения цепи, изображенной на рис.1.7 для схемы на рис.1.8 Для простоты предположим, что E1=0 и ZL1= , то есть током I1 по сравнению с I2 и I3 можно пренебречь: (1.2) Если проводник 3 расположен очень близко к проводнику 1, то магнитные потоки, сцепленные с обеими цепями, почти одинаковы. Пусть Ф1 и Ф13 - магнитные потоки, сцепленные с контуром экрана и проводника 1 соответственно, созданные током в экране I3. В реальных условиях, когда экран выполнен из фольги, сплетен из проволоки и т.д., ток в экране создает некоторую продольную или радиальную составляющую магнитного потока, не сцепленную с первым контуром.Наиболее действенный ограничивающий фактор в деле снижения напряжения помехи обусловлен сопротивлением R3 экрана (при высоких частотах - Zt). Очевидно, что увеличение RG приводит к росту падения напряжения на контуре заземления и, соответственно, продольного напряжения помехи (связь через общее сопротивление). Отсюда следует, что чем больше величина сопротивления RG, тем меньше падение напряжения на сопротивлении R3, то есть будет присутствовать напряжение помехи U1. б) Связь частично индуктивная, частично через общее сопротивление (рис.1.7 и рис.1.8). В этом случае: При сильном росте сопротивления RG значение тока I3 будет стремиться к значению тока I2 и может превысить допустимую токовую нагрузку на экран. В любом случае не столь важно присоединить экран к заземлителю, как присоединить его к заземленному корпусу оборудования (см. рис 1.9) для того, чтобы сильно уменьшить площади А и В на рис.1.8.Следует отметить, что коэффициент ослабления k экрана кабеля может применятся вне зависимости от происхождения напряжения помехи U’1, другими словами, напряжение U’1 может быть в

Содержание

Введение

Глава 1. Каналы передачи электромагнитных помех и способы их ослабления

1.1 Связь через общее полное сопротивление

1.2 Магнитная связь

1.3 Использование симметричных цепей и уменьшение площади петли (стратегия разомкнутой цепи)

1.4 Экранирование

1.5 Экранирование цепи приемника помехи

1.6 Факторы, влияющие на коэффициент экранирования

1.7 Экранирование как метод ослабления связи через общее сопротивление

1.8 Эффективность экранирования на низких частотах

1.9 Эффективность экранирования на высоких частотах или при большой длине кабеля

1.10 Экранирование цепи источника помехи

1.11 Совместное действие симметрирования и экранирования

1.12 Передаточное сопротивление и проводимость экрана кабеля

1.13 Значимость передаточного сопротивления

1.14 Емкостная связь

Глава 2. Применение оптоволоконной технологии в электроэнергетике

2.1 Оптоволокно

2.2 Оптоволоконные датчики тока

2.3 Устройства дуговой защиты

2.4 Канал связи

Глава III. Использование оптоволоконного кабеля в качестве измерительного тракта

3.1 Источник

3.2 Приемник

3.3 Измерительный тракт

Выводы

Список литературы

При проведении измерений в электроэнергетики исследователи сталкиваются с целым рядом проблем, такие как: сложная электромагнитная обстановка, обусловленная наложением различных электромагнитных полей, неудачное сочетание параметров измерительной схемы и т.д. Такого рода проблемы могут приводить к искажению измерений и, даже, выходу из строя измерительной техники.

На текущий момент существуют различные способы борьбы с указанными проблемами, например экранирование или устранение связи через общий проводник. Хотя традиционно используемые способы и позволяют эффективно бороться с указанными проблемами, они не являются совершенными, поэтому необходимо искать новые решения позволяющие с меньшими затратами и более эффективно проводить измерения в высоковольтной электроэнергетике.

Целью данной работы является изучение возможности применения оптоволокна в качестве измерительного тракта.