一种高可靠低时延全光纤电流互感器制造技术

本发明专利技术涉及一种高可靠低时延全光纤电流互感器，包括信号调制解调单元、光路敏感单元、通讯处理单元，所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。本发明专利技术中全光纤电流互感器具备网络通讯功能，不需要合并单元转发数据，降低网络传输时延，提高系统的可靠性；具备同步信号接收功能，能实时接收外部同步信号，实现设备间数据同步；具备数据同步处理功能，可以实现多种同步处理方式，适应不同的应用场景。具备将告警信息直接传输到后台的能力，方便故障信息传输。具备多网口扩展功能，能同时进行多路网口收发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统自动化
的光纤电流互感器技术，特别涉及一种高可靠低时延全光纤电流互感器。
技术介绍
全光纤电流互感器敏感部分采用全光纤器件，具有绝缘性好，抗电磁干扰性能好、测量范围大、响应频带宽、可测量交直流、安装维护方便等优点，正在成为电子式电流互感器发展的趋势。目前全光纤电流互感器均通过合并单元与后台设备相连接，其数据需要在合并单元中进行同步处理，然后再按照标准协议转发到后台设备中。由于存在合并单元环节，一方面由于增加设备，降低了系统的可靠性；另一方面，合并单元的处理带来750us～2000us的延时，该延时将会对后台系统的操作及时性带来较大影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种既能提高全光纤电流互感器的可靠性、又能降低其数据传输到后台设备时延的全光纤电流互感器。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种高可靠低时延全光纤电流互感器，包括信号调制解调单元及光路敏感单元，所述信号调制解调单元包括光电探测器、采样信号调理模块、模数转换模块、主控模块、数模转换模块、反馈调理模块、增益控制模块；所述光路敏感单元包括光源驱动模块、光源、耦合器、起偏器、调制器、延迟环、传感环；还包括通讯处理单元，所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。本专利技术增加网络通讯模块，增加国际电力通讯标准协议支持，实现数据直接输出到后台设备，减小传输时延；增加外部同步对时功能，能够做到与外部设备实时同步传输。省掉合并单元降低数据传输时延，提高系统可靠性。所述网络通讯模块采用以光纤或者电缆为传输介质的以太网传输数据，具备不少于1路网络接口，可扩展为多路(大于等于2路)网络接口。网络通讯模块采用标准化通讯协议，包括但不限于IEC61850标准协议、DL/T860标准协议、TCP/IP协议、UDP协议等将信号调制解调单元的处理结果传输到后台设备，具备专用通讯协议扩展能力。网络通讯模块能将全光纤电流互感器采样值数据通过网络接口发送到后台，也能将系统告警信息通过网络接口发送到后台。该采样值数据和告警信息可以通过不同网口发送，也可以通过相同网口发送。不同网口的功能可以通过后台进行配置。网口传输介质可以为光纤或者电缆。外部同步模块包括信号源控制模块及连接于信号源控制模块输入端的GPS信号解码模块、北斗信号解码模块、以太网对时信号解码模块、本地同步信号产生模块、秒脉冲解码模块、IRIG-B码解码模块；信号源控制模块输出端接系统采样脉冲生成模块，系统采样脉冲生成模块输出至系统数据同步处理模块。所述本地同步信号生成模块用于产生本地同步信号，在没有外部同步信号接入时，系统将采用本地同步信号。所述信号源控制模块用于选择外部信号源，根据后台配置，准确选择需要的外部同步信号源或者内部信号源。所述系统采样脉冲生成模块，用于将同步信号转换为系统同步信号，根据系统设置，可以将同步信号分为4000Hz、8000Hz、12800Hz等脉冲信号，也可以根据后台配置，生成其余频率的采样脉冲，用于对系统数据的采样和同步。所述系统数据同步处理模块，包含但不限于以下三种处理方式：一是同步采样方式，即系统采样值输出时刻与采样脉冲完全同步，当采样脉冲到来时，立即产生采样信号。二是采样值与同步脉冲不同步，利用插值方法，将采样值数据插值到采样脉冲到来时刻。三是在方式一的基础上增加预采样功能，通过系统实时计算采样需要时间，通过提前采样，确保系统采样脉冲到来时，采样数据也刚准备好，达到同时输出的效果。所述的通讯处理单元包括合并单元通讯模块。改进之后，光纤电流互感器同时具备网络通讯模块，合并单元通讯模块，外部同步对时模块，也可以只具备网络通讯模块和外部同步对时模块。所述合并单元通讯模块采用电力行业标准的FT3协议输出，实现与现有合并单元的兼容性。硬件上支持可扩展为其余串行通讯协议。所述主控模块主要完成信号调制解调、同步信号处理、网络通讯处理、合并单元通讯处理等功能。实现有效信号的解调，并以解调结果为基础，计算反馈数值大小并反馈。另外将解调结果进行积分和滤波数据处理后，作为计算结果输出到后台设备中。所述主控模块采用处理器包括但不限于FPGA、DSP、CPU等芯片完成核心处理算法运算，得到反馈数据和采样值。处理器芯片可以为1个或者多个芯片。所述一种高可靠低时延全光纤电流互感器，不需要与合并单元相连接，可以直接与后台设备通讯，将采样值和告警信号直接传输到后台。减少了合并单元环节，提高了设备可靠性，降低了数据传输时延。所述一种高可靠低时延全光纤电流互感器，具备同步功能，能实现与电网数据的同步传输，做到信息及时准确反馈。本专利技术具有以下有益效果：1)全光纤电流互感器具备网络通讯功能，不需要合并单元转发数据，降低网络传输时延，提高系统的可靠性；(2)具备同步信号接收功能，能实时接收外部同步信号，实现设备间数据同步；(3)具备数据同步处理功能，可以实现多种同步处理方式，适应不同的应用场景。(4)具备将告警信息直接传输到后台的能力，方便故障信息传输。(5)具备多网口扩展功能，能同时进行多路网口收发。说明书附图图1为本专利技术系统总体功能单元示意图；图2为本专利技术系统详细功能模块示意图；图3为本专利技术外部同步模块功能示意图；图4为本专利技术外部设备连接示意图；1-通讯处理单元；2-信号调制解调单元；3-光路敏感单元；11-外部同步模块；12-网络通讯模块；13-合并单元通讯模块；21-探测器；22-采样调理模块；23-模数转换模块；24-主控模块；25-增益控制模块；26-数模转换模块；27-反馈调理模块；31-光源驱动模块；32-光源；33-耦合器/环形器；34-起偏器；35-调制器；36-延迟环；37-传感环；111-GPS信号解码模块；112-北斗信号解码模块；113-以太网对时信号解码模块；114-本地同步信号产生模块；115-秒脉冲解码模块；116-信号源控制模块；117-IRIG-B码解码模块；118-系统采样脉冲生成模块；119-系统数据同步处理模块；A11-同步源1；A12-同步源2；A21-同步接口1；A22-同步接口2；B11-合并单元1；B12-合并单元2；B21-合并单元接口1；B22-合并单元接口2；C11-保护装置；C12-测量装置；C13-其他装置；C21-网口1；C22-网口2；C23-网口n；E0-高可靠低时延全光纤电流互感器。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术一种高可靠低时延全光纤电流互感器做进一步的说明。如图1所示为本专利技术一种高可靠低时延全光纤电流互感器总体功能单元示意图。系统中包含通讯处理单元1，完成与通讯相关的处理功能；信号调制解调单元2，完成系统信号控制，外部信号处理等功能；光路敏感单元3，用于完成电流信号敏感功能。如图2所示为本专利技术一种高可靠低时延全光纤电流互感器系统详细功能模块示意图，本系统中包括外部同步模块11，用于管理外部同步信号，并将系统数据与外部同步信号进行对齐处理；网络通讯模块12，用于实现数据的收发功能，该模块包含一个或者多个(例如3个、6个、9个等)，该接口可以与后台设备相连接，通过该模块能取代合并单元，减少设备使用数量；合并单元通讯模块13，完成将互感器数据传输到合并单元的功能，该模块能保证设备能正常兼容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠低时延全光纤电流互感器，包括信号调制解调单元及光路敏感单元，所述信号调制解调单元包括光电探测器、采样信号调理模块、模数转换模块、主控模块、数模转换模块、反馈调理模块、增益控制模块；所述光路敏感单元包括光源驱动模块、光源、耦合器、起偏器、调制器、延迟环、传感环；其特征在于：还包括通讯处理单元，所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠低时延全光纤电流互感器，包括信号调制解调单元及光路敏感单元，所述信号调制解调单元包括光电探测器、采样信号调理模块、模数转换模块、主控模块、数模转换模块、反馈调理模块、增益控制模块；所述光路敏感单元包括光源驱动模块、光源、耦合器、起偏器、调制器、延迟环、传感环；其特征在于：还包括通讯处理单元，所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。2.根据权利要求1所述的高可靠低时延全...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪全，李军，商和龙，丁浩，张猛，王新刚，闫冠峰，周康，张书源，
申请(专利权)人：山东电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37