一种光纤电流互感器复用调制解调单元制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤电流互感器复用调制解调单元及其实现方法，利用调制解调时分复用技术，对A、B、C三相光纤电流互感器的传感支路同时进行调制解调，同时获得三相母线电流值，处理成IEC61850-9-2或国网扩展版FT3等常用协议规定的格式输出。本发明专利技术公开了该装置的硬件组成及软件实现方法。本发明专利技术实现了三相光纤电流互感器采集信号的集中处理和标准化输出，方便工程现场的安装和调试；调制、解调等重要环节实现了复用，节省硬件成本的同时也保证了三相电流测量的一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感与光电
，特别是涉及一种光纤电流互感器复用调制 解调单元。
技术介绍
近年，智能电网的建设正如火如荼的开展，用作电力线电流测量的电子式互感器 是数字化变电站中重要的设备之一。根据高压测量是否需要供电，电子式互感器可分为有 源电子式互感器和无源电子式互感器两大类。无源电子式互感器采用光学传感原理测量母 线电流，具有抗电磁干扰性好、动态范围大、交直流均可测等有源电子式互感器无法比拟的 优点，因此受到电力行业的广泛重视。 无源型光学电流互感器实现的技术方案主要有两种，一种是偏振检测方案，一种 是Sagnac干涉型检测方案。相比其它方案，基于反射式Sagnac干涉型数字闭环检测方案 的光学电流互感器，具有检测精度高、稳定性强等优点，是目前成功投入使用的无源电子式 互感器产品中主流的实现方案。 无源型光学电流互感器总体上看由两部分组成，高压侧光学传感环、光纤绝缘子 和低压侧调制解调单元，两部分间通过光纤传输信号。低压侧调制解调单元负责实现系统 闭环检测环节，其元器件性能指标的差异或软件处理流程的差异直接关系到系统精度；实 际工程中，若三相光纤电流互感器的传感支路单独处理，很难保证三相电流测量的一致性。 另外，该装置包含了多个核心光学、电子器件，硬件成本较高，若对光纤传感支路单独处理， 设备成本、现场安装与调试、电流数据汇总与标准化输出等都是难以处理的问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出一种光纤电流互感器复用调制解调单元，用以实现对 三相光纤电流互感器传感支路同时进行处理。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种光纤电流互感器复用调制解调单元，所述 调制解调单元包括超辐射发光二极管SLED光源、3*3光纤耦合器、三个偏振器、三个相位调 制器、三个光纤延迟环、光探测器及协同工作的调制解调电路，其中： 所述SLED光源输出的光经3*3光纤耦合器均分进入三个支路；所述每个支路均由 一个偏振器、相位调制器、光纤延迟环以及光纤传感环组成； 每个支路的光经偏振器后变成两束相互正交的线偏振光； 相位调制器对两束线偏振光的相位差进行调制； 线偏振光经光纤延迟环后进入光纤传感环，由光纤传感环前端的四分之一波片或 旋转光纤转换为左旋与右旋的椭圆偏振光，在母线电流磁场的作用下，两束椭圆偏振光产 生相位差； 两束椭圆偏振光经过光纤传感环末端的金属反射膜反射，使得两束椭圆偏振光相 位差加倍且光路互易； 两束椭圆偏振光按原路径返回，经光纤传感环前端的四分之一波片或旋转光纤后 转换为线偏振光，经光纤延迟环、相位调制器后回至偏振器处发生干涉，干涉的光强信号经 3*3光纤耦合器至光探测器； 光强信号被光探测器接收并转换为电信号； 解调处理电路对该电信号进行处理后进入FPGA，经解调算法推算出母线电流值； 三相母线电流值按协议要求组包输出，供二次设备使用。 本专利技术的一个实施例中，所述解调处理电路包括解调处理电路、现场可编程门阵 列FPGA模块以及调制控制电路，其中： 所述解调处理电路包括用于实现光电转换的光探测器、用于实现隔离偏置以及放 大滤波的前置驱动，以及用于实现模数转换的A/D转换器，完成干涉光强信号的光电转换、 隔离偏置、放大滤波和模数转换，将携带母线电流信息的光信号转换成FPGA可处理的电信 号； 所述FPGA模块包括解调模块、反馈计算模块、组帧输出模块以及调制补偿模块， 所述解调模块用于由干涉光强信号推算母线电流值；所述反馈计算模块用于推算加载到相 位调制器上的反馈量；所述组帧模块用于将三相母线电流值，处理成IEC61850-9-2或国网 扩展版FT3协议规定的报文格式；所述调制补偿模块用于根据复位状态推算、调整基准电 压值； 所述调制控制电路包括D/A转换模块和调理电路，所述D/A转换模块用于对FPGA 模块输出的数字调制信号进行数模转换；所述调理电路用于对所述数模转换模块输出的模 拟调制信号进行放大、滤波处理，加载到相位调制器上，对FPGA调制补偿模块输出的值进 行数模转换、滤波处理后得到基准电压。。 本专利技术的一个实施例中，所述解调处理电路采用高速AD，保证在一个渡越时间t 内能采集120个以上的有效数据，保证三路同时解调的精度。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用调制解 调时分复用技术，对A、B、C三相光纤电流互感器的传感支路同时进行调制解调，获得三相 母线电流值，实现了三相光纤电流互感器采集信号的集中处理和标准化输出；能够取得数 据一致性好、节约硬件成本、现场安装调试方便的有益效果。【附图说明】 图1为本专利技术一种光纤电流互感器复用调制解调单元的组成框图； 图2为本专利技术具体实施提供的数字闭环控制回路电路功能示意图； 图3为本专利技术具体实施提供的信号调制解调控制算法实现原理示意图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 本专利技术公开了一种光纤电流互感器复用调制解调单元，利用调制解调时分复用技 术，对A、B、C三相光纤电流互感器的传感支路同时进行调制解调，同时获得三相母线电流 值，处理成IEC61850-9-2或国网扩展版FT3等常用协议规定的格式输出。 如图1所示，为本专利技术一种光纤电流互感器复用调制解调单元的组成框图。 所述调制解调单元包括超福射发光二极管（SuperluminescentLightEmitting Diodes，SLED)光源、3*3光纤耦合器、三个偏振器、三个相位调制器、三个光纤延迟环、光 探测器及协同工作的调制解调电路等，可同时对三相光纤电流互感器传感支路同时进行处 理。 所述SLED光源输出的光经3*3光纤耦合器均分进入三个支路。所述每个支路均由 一个偏振器、相位调制器、光纤延迟环以及光纤传感环组成。每个支路的光经偏振器后变成 两束相互正交的线偏振光，相位调制器对两束线偏振光的相位差进行调制。线偏振光经光 纤延迟环后进入光纤传感环，由光纤传感环前端的四分之一波片或一段特殊的旋转光纤转 换当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电流互感器复用调制解调单元，其特征在于，所述调制解调单元包括超辐射发光二极管SLED光源、3*3光纤耦合器、三个偏振器、三个相位调制器、三个光纤延迟环、光探测器及协同工作的调制解调电路，其中：所述SLED光源输出的光经3*3光纤耦合器均分进入三个支路；所述每个支路均由一个偏振器、相位调制器、光纤延迟环以及光纤传感环组成；每个支路的光经偏振器后变成两束相互正交的线偏振光；相位调制器对两束线偏振光的相位差进行调制；线偏振光经光纤延迟环后进入光纤传感环，由光纤传感环前端的四分之一波片或旋转光纤转换为左旋与右旋的椭圆偏振光，在母线电流磁场的作用下，两束椭圆偏振光产生相位差；两束椭圆偏振光经过光纤传感环末端的金属反射膜反射，使得两束椭圆偏振光相位差加倍且光路互易；两束椭圆偏振光按原路径返回，经光纤传感环前端的四分之一波片或旋转光纤后转换为线偏振光，经光纤延迟环、相位调制器后回至偏振器处发生干涉，干涉的光强信号经3*3光纤耦合器至光探测器；光强信号被光探测器接收并转换为电信号；解调处理电路对该电信号进行处理后进入FPGA，经解调算法推算出母线电流值；三相母线电流值按协议要求组包输出，供二次设备使用。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文涛，刘文，李晓，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42