基于FBG傳感器的竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、隨著國(guó)家智能電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電能計(jì)量的準(zhǔn)確可靠越來(lái)越受到廣大電力用戶與電力部門的重視。雖然電量結(jié)算已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，但在這個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)的直接來(lái)源基本依賴于電能表內(nèi)部存儲(chǔ)的電量信息，并不能保證來(lái)源的準(zhǔn)確性，即無(wú)法保證電能計(jì)量裝置的運(yùn)行工況，尤其是近年來(lái)竊電方式層出不窮，它們通過(guò)不同的手段影響電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到竊電的目的。其中，以強(qiáng)磁竊電最為典型，是目前不法分子慣用竊電手段之一。此竊電方式隱蔽性好、排查困難，而且影響難

2、以消除，只能通過(guò)監(jiān)測(cè)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)來(lái)減少電量流失。但是目前主站人員在監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)負(fù)荷減少不能作為強(qiáng)磁竊電的判斷依據(jù)。因此，迫切的需要研究出一種可以對(duì)強(qiáng)磁竊電行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。
　　本文基于這一需求，設(shè)計(jì)了一種基于光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感器的竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)電能表周圍環(huán)境中是否存在強(qiáng)磁干擾，以此作為監(jiān)測(cè)強(qiáng)磁竊電行為的依據(jù)。設(shè)計(jì)思路是基于光纖光柵傳感原理和超磁致伸縮材料（Giant M

3、agnetostrictive Material，GMM）的磁致伸縮效應(yīng)，將光柵粘貼在GMM上，作為系統(tǒng)的磁場(chǎng)傳感探頭，通過(guò)竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量光柵反射譜的中心波長(zhǎng)變化量，計(jì)算得到外加磁場(chǎng)大小。主要內(nèi)容如下:
　　首先，設(shè)計(jì)FBG磁場(chǎng)傳感器。以磁致伸縮材料的居里溫度和磁致伸縮系數(shù)為指標(biāo)，選擇制作傳感器磁致伸縮元件的材料。在制作傳感器的過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化傳感器設(shè)計(jì)方案，解決光纖光柵工作“死區(qū)”問(wèn)題。
　　然后，測(cè)試所設(shè)計(jì)磁場(chǎng)傳感器的

4、性能。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光纖光柵涂覆層對(duì)應(yīng)變特性的影響，并對(duì)傳感器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳感器精度好，響應(yīng)速度快，重復(fù)性良好，能夠準(zhǔn)確測(cè)量磁場(chǎng)的變化。
　　最后，設(shè)計(jì)基于FBG傳感器的竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在介紹了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，采用了高速采集處理的方案應(yīng)對(duì)快速變化的交變磁場(chǎng)，核心控制器采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)，同時(shí)配有快速光纖光柵解調(diào)模塊以及USB通信