基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器制造技术

本发明专利技术涉及基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器，其电路包括两个AD转换电路、两个DA转换电路以及数据处理单元，两个AD转换电路对光电探测器的输出进行独立采样后将两路采样数据均输出至数据处理单元，数据处理单元基于时分复用技术对两路采样数据进行分时解调处理生成两路解调处理信号并依次输出至相应的DA转换电路，两个DA转换电路均连接至光路中的相位调制模块从而分别利用两个DA转换电路在相位调制模块上进行光信号的相位分时调制和闭环反馈，数据处理单元分别获得两路测量电流数据再输出以实现双重化配置要求。本发明专利技术采用单一光路，双AD采样、双DA反馈调制数字闭环的回路，具有结构简单、体积小、成本低和集成度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备
，特别是一种基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器。
技术介绍
全光纤电流互感器是电力系统中继电保护与电能计量的重要设备，用来测量传输中的电流大小，并将测量到的电流大小发送至测量仪器和继电保护装置。其基于法拉第磁光效应及安培环路定律，采用数字控制技术，具有安全、准确、交直流兼容测量等特点，适应智能电网的新需求。现有的全光纤电流互感器(FOCT)采用了单一光路、单路AD采样、数字闭环的回路方案，如图1所示常用结构，在光路中，光源1依次经分束器2后进入相位调制模块3进行相位调制，并在光纤延迟环4和传感光纤环5中传播，经传感光纤环5端面的反射镜6反射后，返回光经光纤延迟环4、相位调制模块3和分束器2的传播后，携带相位差信息的光进入光电探测器7转为电信号；再由单路AD转换电路对电信号进行采样，数据处理单元进行信号处理，并通过单路DA转换电路连接相位调制模块3进行反馈闭环，由于传感光纤环5设置于导体磁场中发生法拉第磁光效应，相位差与导体中的磁场强度成正比，而磁场强度与电流强度成正比，从而数据处理单元得到被测电流的大小并输出。上述全光纤电流互感器的其准确度性能已能满足国家标准规定的0.2级要求，但在要求互感器双重化配置、双AD采样的电力应用场合则显出设计不足，用户通常只能使用两台或多台FOCT产品一起组合安装，才能满足配置要求。Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护技术规范》中规定，为保证继电保护装置中互感器双重化配置要求，每套FOCT设备(即全光纤电流互感器)内宜配置四个保护用传感元件(即传感光纤环)，由四路独立的采样系统进行采集(单AD系统，即AD转换电路)，每两路采样系统数据通过各自通道输出至同一MU，如图2所示。显然，如选用图1中方案的FOCT产品(即全光纤电流互感器)，则需要用四套独立的FOCT产品一起安装，才能组装成一套符合该技术规范的双重化要求的FOCT设备。这种配置方案结构复杂、体积巨大、安装繁琐、成本奇高，在变电站里大批量装备时不具备良好的实施性。
技术实现思路
本专利技术针对现有的全光纤电流互感器双重化设计不足在配置应用时实施性差等问题，提供一种基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器，采用单一光路，双AD采样、双DA反馈调制数字闭环的回路，解决FOCT双重化配置的问题，具有结构简单、体积小、成本低和集成度高等优点。本专利技术的技术方案如下：一种基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器，包括设置有一个传感光纤环的光路以及电路，所述光路中的光电探测器和相位调制模块连同电路共同形成闭环回路，其特征在于，所述电路包括两个AD转换电路、两个DA转换电路以及数据处理单元，两个AD转换电路均与光路中的光电探测器相连，两个AD转换电路对光电探测器的输出进行独立采样后将两路采样数据均输出至数据处理单元，所述数据处理单元基于时分复用技术对两路采样数据进行分时解调处理生成两路解调处理信号并依次输出至相应的DA转换电路，所述两个DA转换电路均连接至光路中的相位调制模块从而分别利用两个DA转换电路在相位调制模块上进行光信号的相位分时调制和闭环反馈，所述数据处理单元分别获得两路测量电流数据再输出以实现双重化配置要求。所述数据处理单元将一个时间段划分为若干子时间段并按照划分时序轮流读取两个AD转换电路的采样数据，进行两路采样数据的分时解调处理，并依次轮流输出至相应的DA转换电路。所述数据处理单元包括依次连接的时间段划分及处理模块、闭环解调模块和闭环运算处理模块，所述时间段划分及处理模块同时连接两个AD转换电路和两个DA转换电路，所述时间段划分及处理模块将一个解调时间段划分为若干个解调子时间段，所述闭环解调模块将各解调子时间段内轮流读取两个AD转换电路的采样数据进行分时解调处理得到两路闭环解调数据后输入至闭环运算处理模块并将两路闭环解调数据均发送至时间段划分及处理模块，所述时间段划分及处理模块还将接收的两路闭环解调数据均分别进行方波和阶梯波叠加处理后作为两路闭环调制数据依次输入至相应的DA转换电路，所述闭环运算处理模块按照用户要求的采样率统一输出两路测量电流数据。所述时间段划分及处理模块包括时间段划分模块、偏置方波生成模块、阶梯波生成模块和叠加处理模块，所述时间段划分模块同时连接两个AD转换电路、两个DA转换电路和闭环解调模块并且所述时间段划分模块将一个解调时间段划分为若干个解调子时间段，所述偏置方波生成模块生成偏置方波，所述阶梯波生成模块与闭环解调模块相连用于对接收的两路闭环解调数据分别进行处理生成两路阶梯波，所述阶梯波生成模块生成的两路阶梯波与偏置方波生成模块生成的方波均输入至叠加处理模块轮流进行阶梯波和方波的叠加处理后作为两路闭环调制数据依次输入至相应的DA转换电路。所述数据处理单元将一个解调周期划分为若干个解调子周期并按照划分时序轮流读取两个AD转换电路的采样数据，进行两路采样数据的分时解调处理，并依次轮流输出至相应的DA转换电路。所述数据处理单元包括依次连接的周期划分及处理模块、闭环解调模块和闭环运算处理模块，所述周期划分及处理模块同时连接两个AD转换电路和两个DA转换电路，所述周期划分及处理模块将一个解调周期划分为若干个解调子周期，所述闭环解调模块将各解调子周期内轮流读取两个AD转换电路的采样数据进行分时解调处理得到两路闭环解调数据后输入至闭环运算处理模块并将两路闭环解调数据均发送至周期划分及处理模块，所述周期划分及处理模块还将接收的两路闭环解调数据均分别进行方波和阶梯波叠加处理后作为两路闭环调制数据依次输入至相应的DA转换电路，所述闭环运算处理模块按照用户要求的采样率统一输出两路测量电流数据。所述闭环运算处理模块包括依次连接的闭环温度修正处理模块和闭环比例修正处理模块，所述闭环温度修正处理模块与闭环解调模块相连。所述光路中的光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述两个AD转换电路包括第一AD转换电路和第二AD转换电路，所述第一光电探测器与第一AD转换电路相连，所述第二光电探测器与第二AD转换电路相连。所述光路包括依次连接的光源、第一分束器、相位调制模块和光纤延迟环，所述相位调制模块包括第一相位调制模块、第二相位调制模块和第二分束器，所述第一相位调制模块的两端分别连接第一分束器的一个管脚和第二分束器的一个管脚，所述第二相位调制模块的两端分别连接第一分束器的另一个管脚和第二分束器的另一个管脚，所述第二分束器的第三个管脚连接光纤延迟环；所述两个DA转换电路包括第一DA转换电路和第二DA转换电路，所述第一DA转换电路连接第一相位调制模块，所述第二DA转换电路连接第二相位调制模块。所述第一相位调制模块包括相互连接的第一起偏器和第一直波导，所述第一分束器与第一起偏器相连，所述第一直波导与第二分束器相连，所述第一DA转换电路连接第一直波导；所述第二相位调制模块包括相互连接的第二起偏器和第二直波导，所述第一分束器与第二起偏器相连，所述第二直波导与第二分束器相连，所述第二DA转换电路连接第二直波导；或，所述第一相位调制模块包括第一Y波导和第三分束器，所述第一分束器的一个管脚连接第一Y波导的合路端，所述第一Y波导的一个分路端0°熔接至第三分束器的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器，包括设置有一个传感光纤环的光路以及电路，所述光路中的光电探测器和相位调制模块连同电路共同形成闭环回路，其特征在于，所述电路包括两个AD转换电路、两个DA转换电路以及数据处理单元，两个AD转换电路均与光路中的光电探测器相连，两个AD转换电路对光电探测器的输出进行独立采样后将两路采样数据均输出至数据处理单元，所述数据处理单元基于时分复用技术对两路采样数据进行分时解调处理生成两路解调处理信号并依次输出至相应的DA转换电路，所述两个DA转换电路均连接至光路中的相位调制模块从而分别利用两个DA转换电路在相位调制模块上进行光信号的相位分时调制和闭环反馈，所述数据处理单元分别获得两路测量电流数据再输出以实现双重化配置要求。

【技术特征摘要】
1.一种基于单一光路的闭环独立双采样回路的全光纤电流互感器，包括设置有一个传感光纤环的光路以及电路，所述光路中的光电探测器和相位调制模块连同电路共同形成闭环回路，其特征在于，所述电路包括两个AD转换电路、两个DA转换电路以及数据处理单元，两个AD转换电路均与光路中的光电探测器相连，两个AD转换电路对光电探测器的输出进行独立采样后将两路采样数据均输出至数据处理单元，所述数据处理单元基于时分复用技术对两路采样数据进行分时解调处理生成两路解调处理信号并依次输出至相应的DA转换电路，所述两个DA转换电路均连接至光路中的相位调制模块从而分别利用两个DA转换电路在相位调制模块上进行光信号的相位分时调制和闭环反馈，所述数据处理单元分别获得两路测量电流数据再输出以实现双重化配置要求。2.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器，其特征在于，所述数据处理单元将一个时间段划分为若干子时间段并按照划分时序轮流读取两个AD转换电路的采样数据，进行两路采样数据的分时解调处理，并依次轮流输出至相应的DA转换电路。3.根据权利要求2所述的全光纤电流互感器，其特征在于，所述数据处理单元包括依次连接的时间段划分及处理模块、闭环解调模块和闭环运算处理模块，所述时间段划分及处理模块同时连接两个AD转换电路和两个DA转换电路，所述时间段划分及处理模块将一个解调时间段划分为若干个解调子时间段，所述闭环解调模块将各解调子时间段内轮流读取两个AD转换电路的采样数据进行分时解调处理得到两路闭环解调数据后输入至闭环运算处理模块并将两路闭环解调数据均发送至时间段划分及处理模块，所述时间段划分及处理模块还将接收的两路闭环解调数据均分别进行方波和阶梯波叠加处理后作为两路闭环调制数据依次输入至相应的DA转换电路，所述闭环运算处理模块按照用户要求的采样率统一输出两路测量电流数据。4.根据权利要求3所述的全光纤电流互感器，其特征在于，所述时间段划分及处理模块包括时间段划分模块、偏置方波生成模块、阶梯波生成模块和叠加处理模块，所述时间段划分模块同时连接两个AD转换电路、两个DA转换电路和闭环解调模块并且所述时间段划分模块将一个解调时间段划分为若干个解调子时间段，所述偏置方波生成模块生成偏置方波，所述阶梯波生成模块与闭环解调模块相连用于对接收的两路闭环解调数据分别进行处理生成两路阶梯波，所述阶梯波生成模块生成的两路阶梯波与偏置方波生成模块生成的方波均输入至叠加处理模块轮流进行阶梯波和方波的叠加处理后作为两路闭环调制数据依次输入至相应的DA转换电路。5.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器，其特征在于，所述数据处理单元将一个解调周期划分为若干个解调子周期并按照划分时序轮流读取两个AD转换电路的采样数据，进行两路采样数据的分时解调处理，并依次轮流输出至相应的DA转换电路。6.根据权利要求5所述的全光纤电流互感器，其特征在于，所述数据处理单元包括依次连接的周期划分及处理模块、闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐知芳，李永兵，刘东伟，
申请(专利权)人：易能乾元北京电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11