一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法，包括：利用光纤电流互感器的耦合器的端口处的第二光电探测器对光纤电流互感器中的超辐射发光二级管SLD光源的输出光功率进行监测，并将输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；电流监测模块对驱动电流进行监测，并将所述驱动电流发送到光源状态控制与自诊断模块；温度监测模块通过测量热敏电阻的阻值对所述SLD光源的芯片工作温度进行监测，并将所述芯片工作温度发动到光源状态控制与自诊断模块；光源状态控制与自诊断模块将所述SLD光源的输出光功率、芯片工作温度和驱动电流分别与数据库中的相应常态工作值进行对比，通过对比的结果对SLD光源的工作状态进行自诊断，并获取自诊断信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网用的光纤电流互感器工作状态在线监测与自诊断
，并且更具体地，涉及一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法及系统。
技术介绍
光纤电流互感器在变电站现场运行过程中会受到各种因素的影响，例如外在的因素，包括：环境温度、振动、冲击和电磁干扰等；内在的因素包括：光电子器件性能老化、光路损耗增加等，这些因素将引起光纤电流互感器内部工作状态量发生变化，从而降低了产品的准确性和可靠性。目前光纤电流互感器使用的光源为超辐射发光二级管(简称SLD光源)，其输出光功率的变化和光谱的中心波长的变化将引起互感器的精度变差，轻则引起误差超差，严重时将导致互感器输出无波形或输出异常，从而引发相关保护设备闭锁，影响到整个变电站的运行。SLD光源作为光纤电流互感器的核心光学元器件，其内部发光芯片在长期运行过程中会发生老化，发光效率降低。因此需要对SLD光源进行状态监测，并诊断光源工作是否正常。现有的光纤电流互感器在线监测方法大多是通过监测光电探测器上接收的总光功率实现对整个光路的损耗的监测，其中包含了其他光学器件和光路熔接点的损耗，无法直接监测光源的输出光功率，更无法实现光源工作状态的自诊断。而对于光源光谱中心波长的监测，目前只能在实验室使用光谱仪进行测试，无法做到产品现场运行过程中的在线监测。
技术实现思路
为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法，所述方法包括：利用光纤电流互感器的耦合器的端口处的第二光电探测器对光纤电流互感器中的超辐射发光二级管SLD光源的输出光功率进行监测，并将所述输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；电流监测模块将驱动电流转化为驱动电压，以基于对驱动电压的监测来实现对驱动电流的监测，并将所述驱动电流发送到光源状态控制与自诊断模块；温度监测模块通过测量热敏电阻的阻值对所述SLD光源的芯片工作温度进行监测，并将所述芯片工作温度发动到光源状态控制与自诊断模块；以及光源状态控制与自诊断模块将所述SLD光源的输出光功率、芯片工作温度和驱动电流分别与数据库中的相应常态工作值进行对比，通过对比的结果对所述SLD光源的工作状态进行自诊断，并获取自诊断信息。优选地，其中所述第二光电探测器接收的光功率为SLD光源的输出光功率的1/2。优选地，其中所述SLD光源的输出光功率通过调整电流驱动源输出的驱动电流进行调节。优选地，其中通过使用取样电阻将驱动电流转化为驱动电压。优选地，其中所述光源状态控制与自诊断模块根据所述SLD光源的输出光功率和芯片工作温度，分别向电流驱动源和温控驱动源发出反馈控制信息，所述电流驱动源和温控驱动源根据反馈信息调节驱动电流和芯片工作温度。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断系统，所述系统包括：光纤电流互感器、第二光电探测器、光源状态控制与自诊断模块、电流监测模块和温度监测模块，第二光电探测器，分别与光纤电流互感器的耦合器和光源状态控制与自诊断模块相连接，用于对光纤电流互感器中的SLD光源的光功率进行监测，并将所述输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；光源状态控制与自诊断模块，分别与电流驱动源的输入端、电流监测模块的输出端、温度监测模块的输出端和温控驱动源的输入端相连接，将所述SLD光源的输出光功率、芯片工作温度和驱动电流分别与数据库中的相应常态工作值进行对比，通过对比的结果对所述SLD光源的工作状态进行自诊断；电流监测模块，与所述SLD光源相连接，用于对驱动电流进行监测，其中将驱动电流转化为驱动电压，以基于对驱动电压的监测来实现对驱动电流的监测，并将所述驱动电流发送到光源状态控制与自诊断模块；温度监测模块，过测量热敏电阻的阻值对所述SLD光源的芯片工作温度进行监测，并将所述芯片工作温度发动到光源状态控制与自诊断模块。优选地，其中所述第二光电探测器接收的光功率为SLD光源的输出光功率的1/2。优选地，其中所述SLD光源的输出光功率通过调整电流驱动源输出的驱动电流进行调节。优选地，其中通过使用取样电阻将驱动电流转化为驱动电压。优选地，其中所述光源状态控制与自诊断模块还用于：根据所述SLD光源的输出光功率和芯片工作温度，分别向电流驱动源和温控驱动源发出反馈控制信息。优选地，其中所述系统还包括：电流驱动源，与电流监测模块的输入端相连接，根据反馈控制信息调节驱动电流，当所述SLD光源的输出光功率小于正常工作的光功率时，电流驱动源调高驱动电流；当驱动电流大于所述SLD光源正常工作的驱动电流一定阈值时，给出告警信息；以及温控驱动源，与温度监测模块的输入端相连接，根据反馈控制信息调节所述SLD光源芯片的工作温度，当芯片工作温度高于预设的工作温度时，温控驱动源输出正向电流控制SLD光源的半导体制冷片进行制冷；当低于预设的工作温度时，温控驱动源输出反向电流控制SLD光源的半导体制冷片进行加热，从而稳定芯片的工作温度。本专利技术的有益效果在于：1.通过在线监测SLD光源的输出光功率、驱动电流大小和芯片工作温度实现对光源的光功率和光谱中心波长变化的监测。2.通过对SLD光源的工作状态的在线监测和自诊断，提高了光源工作的稳定性，并在光源出现性能劣化的初期提前预警，及时检修处理，可提高设备检修与维护的便利性，同时，减少了设备运行到极限时的报错，降低设备停运率，提高了设备的可靠性。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为根据本专利技术实施方式的光纤电流互感器的工作原理图；图2为根据本专利技术实施方式的在线监测与自诊断方法200的流程图；图3为根据本专利技术实施方式的光纤电流互感器光源状态在线监测与自诊断原理图；以及图4为根据本专利技术实施方式的在线监测与自诊断系统400的结构示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本专利技术实施方式的光纤电流互感器的工作原理图。如图1所示，光纤电流互感器包括：光电探测器、SLD光源、耦合器、起偏器、相位调制器和传感环。超辐射发光二极管光源，即SLD光源发出的光经过耦合器后，由起偏器起偏为线偏振光。起偏器的尾纤与相位调制器的尾纤以45°熔接，线偏振光以45°注入保偏光纤，分别沿保偏光纤的X轴和Y轴传输。这两个正交模式的线偏振光经过λ/4波片后，分别变为左旋和右旋圆偏振光，进入传感光纤圈中传播。载流导线中传输的电流产生磁场，在传感光纤中产生法拉第磁光效应，使这两束圆偏振光的产生相位差，经过反射镜端面处反射后，两束圆偏振光的偏振模式互换(即左旋光变为右旋光，右旋光变为左旋光)再次通过传感光纤圈，并经历法拉第效应使两束光产生的相位差加倍。这两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法，其特征在于，所述方法包括：利用光纤电流互感器的耦合器的端口处的第二光电探测器对光纤电流互感器中的超辐射发光二级管SLD光源的输出光功率进行监测，并将所述输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；电流监测模块将驱动电流转化为驱动电压，以基于对驱动电压的监测来实现对驱动电流的监测，并将所述驱动电流发送到光源状态控制与自诊断模块；温度监测模块通过测量热敏电阻的阻值对所述SLD光源的芯片工作温度进行监测，并将所述芯片工作温度发动到光源状态控制与自诊断模块；以及光源状态控制与自诊断模块将所述SLD光源的输出光功率、芯片工作温度和驱动电流分别与数据库中的相应常态工作值进行对比，通过对比的结果对所述SLD光源的工作状态进行自诊断，并获取自诊断信息，所述自诊断信息包括：工作正常信息、检修告警信息和维修告警信息。

【技术特征摘要】
1.一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断方法，其特征在于，所述方法包括：利用光纤电流互感器的耦合器的端口处的第二光电探测器对光纤电流互感器中的超辐射发光二级管SLD光源的输出光功率进行监测，并将所述输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；电流监测模块将驱动电流转化为驱动电压，以基于对驱动电压的监测来实现对驱动电流的监测，并将所述驱动电流发送到光源状态控制与自诊断模块；温度监测模块通过测量热敏电阻的阻值对所述SLD光源的芯片工作温度进行监测，并将所述芯片工作温度发动到光源状态控制与自诊断模块；以及光源状态控制与自诊断模块将所述SLD光源的输出光功率、芯片工作温度和驱动电流分别与数据库中的相应常态工作值进行对比，通过对比的结果对所述SLD光源的工作状态进行自诊断，并获取自诊断信息，所述自诊断信息包括：工作正常信息、检修告警信息和维修告警信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二光电探测器接收的光功率为SLD光源的输出光功率的1/2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SLD光源的输出光功率通过调整电流驱动源输出的驱动电流进行调节。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用取样电阻将驱动电流转化为驱动电压。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源状态控制与自诊断模块根据所述SLD光源的输出光功率和芯片工作温度，分别向电流驱动源和温控驱动源发出反馈控制信息，所述电流驱动源和温控驱动源根据反馈信息调节驱动电流和芯片工作温度。6.一种光纤电流互感器的状态在线监测与自诊断系统，其特征在于，所述系统包括：光纤电流互感器、第二光电探测器、光源状态控制与自诊断模块、电流监测模块和温度监测模块，第二光电探测器，分别与光纤电流互感器的耦合器和光源状态控制与自诊断模块相连接，用于对光纤电流互感器中的SLD光源的光功率进行监测，并将所述输出光功率发送到光源状态控制与自诊断模块；光源状态控制与自诊断模块，分别与电流驱动源的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡蓓，叶国雄，肖浩，徐珂，黄华，刘翔，王洋，刘博阳，熊俊军，万罡，冯翔翔，牧晓菁，刘宏领，王维令，韩燕飞，谷栋，王震，彭顺，李建光，雷军，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网山东省电力公司菏泽供电公司，北京世维通光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11