一种全光纤电流互感器采集系统及全光纤电流互感器技术方案

本发明专利技术提供了一种全光纤电流互感器采集系统及全光纤电流互感器，采集系统包括通信连接的FPGA芯片及ARM芯片，FPGA芯片上设置有光电探测接口及信号调制接口，FPGA芯片从ARM芯片中获取目标程序以采集电流。本发明专利技术完成了全光纤电流互感器的闭环控制及采集，ARM控制的FLASH芯片中储存有FPGA的目标程序，由ARM控制FPGA程序的加载，具有通过上位机软件直接对FPGA程序版本管控的能力，从而达到了调试和观测比较容易的效果，既实现了高精度的数据采集，又增加了智能化功能，有利于全光纤互感器的工程化应用，且具有良好的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种全光纤电流互感器采集系统及全光纤电流互感器
本专利技术属于电力系统自动化
，特别涉及一种全光纤电流互感器采集系统及全光纤电流互感器。
技术介绍
电流互感器是电力系统中的关键设备，为各种安全稳定控制、继电保护及计量装置提供电信号，传统的电磁式电流互感器结构和变压器相似，通过一、二次绕组之间的电磁耦合，将电气量信息从一次侧传变到二次侧，在铁芯与绕组间以及一、二次绕组之间需要有足够强度的绝缘结构，以保证所有的低压设备与高电压相隔离。但是随着电力系统传输容量的增加，电压等级越来越高，这种结构的电流互感器的缺点也越来越突出。全光纤电流互感器本质上是一种建立在偏振光干涉基础上的光学精密仪器，光波偏振态控制是其关键技术之一，实现形式上采用光学测量原理并使用光纤传送数字信号，实现了电量信息传递的源头数字化。随着电力系统中电网电压的不断提高、容量不断增大以及智能电网的信息化、数字化、自动化、互动化的要求，传统电磁式电流互感器已经越来越不能满足电力系统的发展要求。相比较与传统的电磁式电流互感器，全光纤电流互感器具有动态范围大、测量精度高、线性度好、无磁饱和、体积小、重量轻、一二次完全隔离、低压侧无开路危险等优点。随着国内智能化变电站的全面建设，光学电流互感器替代传统的电磁式电流互感器是必然的趋势。光学电流互感器分为全光纤型、块状玻璃型以及混合型三种，其中，全光纤型和块状玻璃型电流互感器主要利用了光学材料的法拉第效应。全光纤型电流互感器采用光纤作为传感材料，利用线偏振光通过置于磁场中的磁光材料是其偏振方向发生旋转的独特性质，实现对外界电流的测量，具有绝缘性好、抗电磁干扰能力强、柔软可弯曲、体积小、重量轻、结构简单、可靠性高、易于传输光纤耦合、可长距离传输、便于与计算机连接组成遥测网络等优点，近年来受到了国内外研究人员的重视，因此，全光纤型电流互感器在智能变电站的应用比较广泛。又由于智能变电站在不断的推广及建设，电力系统对电压、电流的测量要求不断提高，互感器作为连接高压与低压的一次设备，其功能及特性也需不断改进和发展，而智能变电站的建设也对电流互感器的性能提出了更进一步的要求。一般的全光纤电流互感器采集模块采用FPGA，如公开号为“CN107064594A”，名称为“一种基于FPGA的全光纤电流互感器信号检测系统”的中国专利，该专利的相位调制器两端的调制信号由FPGA产生，相位调制器产生输出的光进入传感光纤，传感光纤用于感应被测线圈的电流，并生成携带被测电流信息的光强信号，然后同光发射镜原路返回，从耦合器输出送入光电探测器进行光电转换，经光电探测器转换后的电信号送入FPGA中进行采样。虽然单独采用FPGA反应速度快，控制精度高，但是FPGA在运行时类似一个黑盒子，其调试和观测较困难，无法满足全光纤互感器技术发展的需求；同样现有技术中也有由DSP构成的全光纤电流互感器检测系统，虽然由于DSP的特性使调试和观测相对简单一些，但是存在反应速度慢，控制精度低的问题，因此也无法满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全光纤电流互感器采集系统及全光纤电流互感器，用于解决现有技术中全光纤电流互感器的采集系统调试操作与控制精度不能同时满足的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种全光纤电流互感器采集系统，包括FPGA芯片及ARM芯片，所述FPGA芯片与ARM芯片通信连接，所述FPGA芯片上设置有光电探测接口，所述光电探测接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的光电探测器连接，所述FPGA芯片上还设置有信号调制接口，所述信号调制接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的相位调制器连接，所述FPGA芯片通过ARM芯片加载目标程序以采集电流。为了解决光源发射器发强衰减的问题，所述FPGA芯片上还设置有控制光源发射器发射光源的光源控制接口，实现了对光源发射光强的监视和控制。为了解决FPGA芯片与ARM芯片之间的通信问题，所述FPGA芯片与ARM芯片通过内部总线通信连接，解决了FPGA芯片与ARM芯片之间的正常通信。为了解决ARM芯片与上位机之间的通信问题，所述ARM芯片上设置有网口，所述ARM芯片通过所述网口与上位机进行数据交互，实现了ARM芯片从上位机下载程序、配置数据、显示数据的功能。为了解决采集的电流信号频率混叠及白噪声问题，还设置了前置运放/滤波电路，所述前置运放/滤波电路与所述光电探测接口连接。用于对采集的电流信号进行运放或滤波处理，得到需要的电流信号，提高了采集电流的精度。为了控制光源的发射光强，还设置了恒流驱动电路，所述恒流驱动电路用于驱动光源控制接口控制光源发射器产生恒定光强的光源。为了控制光源的温度，还包括用于控制光源温度的恒温控制电路，所述恒温控制电路与所述光源控制接口连接。保证了光源的温度恒定不变，从而保证光源的光波长恒定。本专利技术还提供了一种全光纤电流互感器，包括光学采集回路与电气采集回路，所述光学采集回路包括光源发射器、光电探测器、沿光源发射的光路上依次设置的光纤耦合器/环形器、光纤起偏器、相位调制器以及传感头；所述电气采集回路包括FPGA芯片及ARM芯片，所述FPGA芯片与ARM芯片通信连接，所述FPGA芯片上设置有光电探测接口，所述光电探测接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的光电探测器连接，所述FPGA芯片上还设置有信号调制接口，所述信号调制接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的相位调制器连接，所述FPGA芯片通过ARM芯片加载目标程序以采集电流。为了解决光源发射器发强衰减的问题，所述FPGA芯片上还设置有控制光源发射器发射光源的光源控制接口，实现了对光源发射光强的监视和控制。为了解决FPGA芯片与ARM芯片之间的通信问题，所述FPGA芯片与ARM芯片通过内部总线通信连接，解决了FPGA芯片与ARM芯片之间的正常通信。为了解决ARM芯片与上位机之间的通信问题，所述ARM芯片上设置有网口，所述ARM芯片通过所述网口与上位机进行数据交互，实现了ARM芯片从上位机下载程序、配置数据、显示数据的功能。为了解决采集的电流信号频率混叠及白噪声问题，还设置了前置运放/滤波电路，所述前置运放/滤波电路与所述光电探测接口连接。用于对采集的电流信号进行运放或滤波处理，得到需要的电流信号，提高了采集电流的精度。为了控制光源的发射光强，还设置了恒流驱动电路，所述恒流驱动电路用于驱动光源控制接口控制光源发射器产生恒定光强的光源。为了控制光源的温度，还包括用于控制光源温度的恒温控制电路，所述恒温控制电路与所述光源控制接口连接。保证了光源的温度恒定不变，从而保证光源的光波长恒定。本专利技术的有益效果是：本专利技术的全光纤电流互感器采集系统包括FPGA芯片及ARM芯片，FPGA芯片与ARM芯片通信连接，FPGA芯片上设置有光电探测接口，光电探测接口用于与全光纤电流互感器采集系统的光学采集回路中的光电探测器连接，FPGA芯片上还设置有信号调制接口，信号调制接口用于与全光纤电流互感器采集系统的光学采集回路中的相位调制器连接，FPGA芯片从ARM芯片中获取目标程序以采集电流。由于ARM芯片中储存有FPGA的目标程序，当需要对FPGA目标程序修改时，直接由ARM芯片写入FLASH，不需要特定的烧写工具，FPGA目标程序加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，包括FPGA芯片及ARM芯片，所述FPGA芯片与ARM芯片通信连接，所述FPGA芯片上设置有光电探测接口，所述光电探测接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的光电探测器连接，所述FPGA芯片上还设置有信号调制接口，所述信号调制接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的相位调制器连接，所述FPGA芯片通过ARM芯片加载目标程序以采集电流。

【技术特征摘要】
1.一种全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，包括FPGA芯片及ARM芯片，所述FPGA芯片与ARM芯片通信连接，所述FPGA芯片上设置有光电探测接口，所述光电探测接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的光电探测器连接，所述FPGA芯片上还设置有信号调制接口，所述信号调制接口用于与全光纤电流互感器的光学采集回路中的相位调制器连接，所述FPGA芯片通过ARM芯片加载目标程序以采集电流。2.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，所述FPGA芯片上还设置有控制光源发射器发射光源的光源控制接口。3.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，所述FPGA芯片与ARM芯片通过内部总线通信连接。4.根据权利要求2所述的全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，所述ARM芯片上设置有网口，所述ARM芯片通过所述网口与上位机进行数据交互。5.根据权利要求4所述的全光纤电流互感器采集系统，其特征在于，还包括前置运放/滤波电路，所述前置运放/滤波电路与所述光电探测接口连接。6.一种全光纤电流互感器，其特征在于，包括光学采集回路与电气采集回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫志辉，郑拓夫，郭振，牟涛，胡彦民，郝威，朱建斌，周丽娟，李刚，王晓锋，赵应兵，陈玉峰，杨静，王刚，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41