一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电气工程领域，尤其涉及一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置。光强检测单元中的光敏传感器测得全光纤电流互感器中的相位调制器的检测光源的光强，通过信号放大单元的信号放大三极管将所测得信号放大，再经过模数转换单元转换为数字信号后传入信号处理单元进行处理。本实用新型专利技术通过加权最小均方误差准则调制全光纤电流互感器中光源相位扰动，该装置实时监测相位调制系统中存在误差，通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位求解全光纤电流互感器中相位调制器的调制角度，从而减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差，提高全光纤电流互感器性能。

【技术实现步骤摘要】
一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置
本技术涉及电气工程领域，尤其涉及一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置。
技术介绍
电流互感器是电力系统中一种不可或缺的电力设备，用于对电流进行测量，后端合并单元控制台根据测量的结果对电力进行有效的分配，实现继电保护和对系统的监控。电磁式电流互感器是目前广泛应用的一种传统电流互感器，但由于其具有磁滞效应与磁饱和问题使得测量动态范围较小。并且电磁式电流互感器有油易燃易爆，绝缘困难使得存在很大的安全隐患。因此电磁式电流互感器已不能满足现代工业的需求。全光纤电流互感器(FOCT:FiberOpticalCurrentTransducer)采用磁光晶体的法拉弟效应，通过非导体传感的一种测量方法。全光纤电流互感器具有体积小、重量轻、安全性高、测量精度高等优点，从上世纪六十年代发展至今已经取得了长足的发展。全光纤电流互感器能有效地对电网中高压大电流电能输送进行检测，提高检测抗干扰能力与测量精度。但是，这些都是假设光纤系统以及空间信号和传播环境特性在理想情况下得到的。在实际工程应用中，全光纤电流互感器仍然面临一些工艺方面的问题，如四分之一波片制作误差和传感光纤双折射都对测量精度的确定影响，外界环境的温度变化和振动扰动对测量精度会造成误差。在实际应用系统中，法拉第效应引起的相移十分微弱，相位调制系统常会存在一些误差，比如在光源耦合过程中，由于手工操作或者仪器精度不够等因素使得光源耦合位置存在误差，以及光纤在使用过程中的受损程度等都会引起系统失配误差，使得在理想条件下理论分析得到的测量性能不再有效，全光纤电流互感器对这些失配误差极为敏感。因此对于一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置的研究，有助于提高全光纤电流互感器测量系统的稳健性。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置及方法。通过通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置，由光强检测单元、信号放大单元以及信号处理(DSP)单元组成，信号处理(DSP)单元还包括电源、模数转换单元、存储单元及数字显示单元；光强检测单元中的光敏传感器测得全光纤电流互感器中的相位调制器的检测光源的光强，通过信号放大单元的信号放大三极管将所测得信号放大，再经过模数转换单元转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元进行处理，并将处理后数据返回存储单元中，数字显示单元读取存储单元数据并在其数字屏上显示。一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿方法，步骤如下：A、光强检测单元中的光敏传感器测得全光纤电流互感器中的相位调制器的检测光源的光强，通过信号放大单元的信号放大三极管将所测得信号放大，再经过模数转换单元转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元进行处理；B、信号处理(DSP)单元进行(DSP)校正，调制相位扰动补偿；最终通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位，通过补偿能减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差，从而提高全光纤电流互感器性能，满足继电保护系统的使用要求。具体的，步骤B中的补偿算法主要步骤为：(1)、将感兴趣区域离散化，并初始化问题参数Km、ε，给定最大迭代次数T，得到初始加权向量w0，然后得到一个初始电磁波幅值E0(θm)，并令迭代数i＝0；(2)、调整加权函数Fi+1(θm)，再得到新的协方差矩阵Ri+1和互相关向量gi+1；(3)、计算新的加权向量，得到一个新的电磁波幅度值Ei+1(θm)；将算法迭代次数递增，即i＝i+1；(4)、计算误差表达式em＝|Ei+1(θm)-Ed(θm)|,m＝1,2,…,M；如果em≤ε，或者迭代次数超出最大的迭代数Tmax，停止迭代；否则，转到步骤(2)。本技术通过加权最小均方误差准则调制全光纤电流互感器中光源相位扰动，该装置实时监测相位调制系统中存在误差，通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位求解全光纤电流互感器中相位调制器的调制角度，从而减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差，提高全光纤电流互感器性能。可以减小光在光纤中传播时，由于各种原因将引起光的偏振态不稳定性，使得全光纤电流互感器在实际应用中性能提高，具有工程应用价值。附图说明下面结合附图对本技术作进一步详述：图1是本技术的结构框图。图2是光强检测单元与信号放大单元的结构框图。图3是信号处理(DSP)单元的结构框图。图4是应用示例优化相位图。图5是测试系统结构图。图6是基准信号与FOCT测试信号关系曲线。具体实施方式本技术的补偿装置是通过在相位调制器中增加光强检测单元实现对经过保偏延时光圈的线偏正光进行光强调制。全光纤电流互感器的工作结构如图1所示，光源发出的光经1:1普通耦合器11分光后被光纤偏振器13起偏为线偏振光，光纤偏振器的尾纤与相位调制器12的尾纤以45°熔接。线偏光以45°注入保偏光纤被平分为两份，分别沿x轴和y轴向前传播。当这两束正交模式的光经过λ/4波片14后，分别变为左旋和右旋的圆偏振光，进入传感光纤。由于受到导线中的电流产生的磁场作用，左右旋圆偏振光以不同的速度传播，从而引起光波相位变化。光在由传感光纤端面的反射镜15反射后，这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，再次通过传感光纤而再次受到磁场作用，使受到的作用效果加倍。这两束返回的光再次通过λ/4波片后，恢复为线偏振光，并且原来沿保偏光纤轴传播的光变为沿保偏光纤y轴传播，原来沿保偏光纤y轴传播的光变为沿保偏光纤x轴传播。分别沿保偏光纤x轴、y轴传播的光在光纤偏振器处发生干涉。最后，携带相位信息的光由耦合器耦合进探测器。请一并结合图2和3，本技术的全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置，由光强检测单元1、信号放大单元2以及信号处理(DSP)单元3组成，信号处理(DSP)单元3还包括电源9、模数转换单元6、存储单元8及数字显示单元7；光强检测单元1中的光敏传感器4测得全光纤电流互感器中的相位调制器12的检测光源10的光强，通过信号放大单元2的信号放大三极管5将所测得信号放大，再经过模数转换单元6转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元3进行处理，并将处理后数据返回存储单元8中，存储单元8存储了由外部测量单元所测信号以及经过信号处理单元(DSP)所处理的数据，数字显示单元7能够直接从存储单元8中读取数据并在显示屏上显示。一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿方法，通过通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位。具体为：首先，光强检测单元1中的光敏传感器4测得全光纤电流互感器中的相位调制器12的检测光源10的光强，通过信号放大单元2的信号放大三极管5将所测得信号放大，再经过模数转换单元6转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元3进行处理。然后，信号处理(DSP)单元3进行DSP校正，调制相位扰动补偿；最终通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位，通过补偿能减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差，从而提高全光纤电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置，其特征在于，由光强检测单元(1)、信号放大单元(2)以及信号处理(DSP)单元(3)组成，信号处理(DSP)单元(3)还包括电源(9)、模数转换单元(6)、存储单元(8)及数字显示单元(7)；光强检测单元(1)中的光敏传感器(4)测得全光纤电流互感器中的相位调制器(12)的检测光源(10)的光强，通过信号放大单元(2)的信号放大三极管(5)将所测得信号放大，再经过模数转换单元(6)转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元(3)进行处理，并将处理后数据返回存储单元(8)中，数字显示单元(7)读取存储单元(8)数据并在其数字屏上显示。

【技术特征摘要】
1.一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置，其特征在于，由光强检测单元(1)、信号放大单元(2)以及信号处理(DSP)单元(3)组成，信号处理(DSP)单元(3)还包括电源(9)、模数转换单元(6)、存储单元(8)及数字显示单元(7)；光强检测单元(1)中的光敏传感器(4)测得全光纤电流互...

【专利技术属性】
技术研发人员：程琳，田彦，唐毅，于传，孙大昕，方利宝，李文胜，张红飞，王祥薇，孙雪清，陈朔，孙琼，胡江，刘影，王月兵，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司培训中心，安徽电气工程职业技术学院，电子科技大学，国网安徽省电力公司合肥供电公司，国网安徽省电力公司安庆供电公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34