CN106526301A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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CN106526301A CN201610933238.9A CN201610933238A CN106526301A CN 106526301 A CN106526301 A CN 106526301A CN 201610933238 A CN201610933238 A CN 201610933238A CN 106526301 A CN106526301 A CN 106526301A
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徐知芳
李永兵
刘东伟
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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，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。
背景技术
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/GDW 441-2010《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。
发明内容
本发明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。
本发明的技术方案如下：
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个管脚，所述第一Y波导的另一个分路端0°或90°熔接至第三分束器的另一个管脚，所述第三分束器的第三个管脚连接第二分束器的一个管脚；所述第二相位调制模块包括第二Y波导和第四分束器，所述第一分束器的另一个管脚连接第二Y波导的合路端，所述第二Y波导的一个分路端0°熔接至第四分束器的一个管脚，所述第二Y波导的另一个分路端0°或90°熔接至第四分束器的另一个管脚；所述第四分束器的第三个管脚连接第二分束器的另一个管脚。
本发明的技术效果如下：
本发明提供的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，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，即采用单一光路，双AD采样、双DA反馈调制数字闭环的回路，两个AD转换电路对光电探测器的输出进行独立采样后，由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，数据处理单元分别获得两路测量电流数据再输出，数据处理单元分时依次轮流对AD转换电路的采样数据进行解调处理，分时进行两路AD采样，DA调制，输出两路互相独立、互不干扰的互感器数据，以集成的方式同时实现了两台独立FOCT产品的功能，在应用中只需一套本发明FOCT产品将数据处理单元输出的两路FOCT数据连接MU即可，避免了现有技术四台独立的FOCT产品一起安装导致的配置复杂、体积巨大以及成本高等问题，能够解决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，在变电站里大批量装备时具有良好的实施性。分时解调处理并最终输出的是两路测量电流数据，即两个通道的电流测量数据，可得到时分复用算法的时序，闭环解调出来的电流值，若划分工作时间短则精度低，可不用于电能计量、继电保护；若划分的工作时间长则精度高、稳定性好，可用于电能计量、继电保护。
本发明所述的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中数据处理单元可以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，也可以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，具体可根据需要灵活划分，如将一个时间段划分为两个子时间段或将一个解调周期划分为两个解调子周期，分别对应两路的AD转换电路和DA转换电路，也可以将一个时间段划分为三个子时间段或将一个解调周期划分为三个以上的解调子周期，数据处理单元按照时序划分依次轮流读取两路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，输出两路电流值用于电能测量、继电保护。
优选设置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，闭环温度修正处理模块能够对闭环解调数据在高低温下的变化误差修正，闭环比例修正处理模块能够对闭环解调数据与一次电流之间的变比误差修正，保证互感器在保护电流下能够满足复合误差的要求。
附图说明
图1为现有的全光纤电流互感器的结构示意图。
图2为现有的全光纤电流互感器在标准中规定的配置结构图。
图3为本发明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的结构示意图。
图4为本发明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的电路优选结构示意图。
图5为数据处理单元采用时分复用算法的时序图。
图6为本发明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的电路的另一优选结构示意图。
图7为本发明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的第二种优选结构示意图。
图8a和图8b为相位调制模块的两种优选结构示意图。
图9为本发明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的第三种优选结构示意图。
图中各标号列示如下：
1－光源；2－分束器；21－第一分束器；22－第二分束器；23－第三分束器；3－相位调制模块；31－第一相位调制模块；32－第二相位调制模块；311－Y波导；312－直波导；313－起偏器；4－光纤延迟环；5－传感光纤环；6－反射镜；7－光电探测器；71－第一光电探测器；72－第二光电探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
本发明涉及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，用于电力系统中的电流测量，其包括光路部分和电路部分(简称光路和电路)，如图3所示，光路包括光源1、分光器件(可采用分束器2，也可以采用耦合器、环形器等)、相位调制模块3、光纤延迟环4和传感光纤环5和光电探测器7，电路通常集成在电路板上(可称为信号处理电路板)，光路中设置一个传感光纤环5，传感光纤环5的一端有反射镜6，光路中的光电探测器7和相位调制模块3连同电路共同形成闭环回路。针对电路：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7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，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3从而分别利用两个DA转换电路在相位调制模块3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FOCT数据以实现双重化配置要求。
本发明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的电路具有特定结构，包括双AD转换电路和双DA转换电路，还具有特定工作的数据处理单元，该数据处理单元优选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。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的电路的优选结构如图4所示，其中，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，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，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，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，即时间段划分及处理模块和闭环解调模块之间为双向传输，时间段划分及处理模块除了进行调制解调时间段划分外，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，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。时间段划分及处理模块的工作原理是将一个解调时间段τ划分为n个解调子时间段τ1、τ2……τn，各解调子时间段的时间可相同或者不同，也就是说，时间段划分及处理模块可根据需要将解调时间段进行灵活划分，在每个解调子时间段内进行单独解调，各解调子时间段之间相互独立，每个解调子时间段为闭环解调方式。例如，时间段划分及处理模块将一个解调时间段τ平均划分为两个解调子时间段τ1和τ2，此时数据处理单元在τ1内读取第一个AD转换电路的采样数据，进行信号解调后输出至第一个DA转换电路，再在相位调制模块1上进行光信号的相位调制和反馈闭环，数据处理单元获取一个通道的FOCT数据；在τ2内读取第二个AD转换电路的采样数据，进行信号解调后输出至第二个DA转换电路，再在相位调制模块上进行光信号的相位调制和反馈闭环，数据处理单元获取第二个通道的FOCT数据。若时间段划分及处理模块将一个解调时间段τ划分为n个解调子时间段τ1、τ2……τn时是依次轮流读取两个AD转换电路的采样数据，如此持续反复。可经闭环运算处理模块进行如温度修正以及比例修正等处理，根据用户要求，按照规定的采样率，统一输出包含两个通道数据的FOCT数据帧，最终实现了双重化配置、双AD采样的应用需求，输出的电流数据用于电能计量、继电保护。
优选地，设置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，如图6所示电路的另一优选结构，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，偏置方波生成模块生成偏置方波，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，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。闭环解调模块在τ1内读取第一个AD转换电路的采样数据并进行信号解调得到一路的闭环解调数据，阶梯波生成模块对该路的闭环解调数据进行处理生成一路阶梯波，该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进行阶梯波和方波的叠加处理后作为一路闭环调制数据输入至第一个DA转换电路；闭环解调模块在τ2内读取第二个AD转换电路的采样数据并进行信号解调得到另一路的闭环解调数据，阶梯波生成模块对该第二路的闭环解调数据进行处理生成第二路阶梯波，该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进行阶梯波和方波的叠加处理后作为第二路闭环调制数据输入至第二个DA转换电路；闭环解调模块同时也将解调得到的闭环解调数据输入至闭环运算处理模块再输出。
数据处理单元还可以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。此时，优选地，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，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，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，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，也就是说，按照时序划分情况，比如在第一个子周期读取第一个AD转换电路的采样数据并进行解调处理得到第一路闭环解调数据，在第二个子周期读取第二个AD转换电路的采样数据并进行解调处理得到第二路闭环解调数据，在第三个子周期又读取第一个AD转换电路的采样数据并进行解调处理得到第一路闭环解调数据，在第四个子周期读取第二个AD转换电路的采样数据并进行解调处理得到第二路闭环解调数据，如此持续反复。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，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。闭环运算处理模块优选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，闭环温度修正处理模块与闭环解调模块相连，闭环比例修正处理模块最终输出，闭环温度修正处理模块能够对闭环解调数据在高低温下的变化误差修正，可以将本发明全光纤电流互感器置于高低温箱内，可通过高低温试验建立其温度模型，然后通过软件进行温度修正；闭环比例修正处理模块能够对闭环解调数据与一次电流之间的变比误差修正，保证互感器在保护电流下能够满足复合误差的要求。
图7为本发明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的第二种优选结构示意图。光路包括依次连接的光源1、第一分束器21、相位调制模块、光纤延迟环4和传感光纤环5，还包括光电探测器7，该实施例的相位调制模块包括第一相位调制模块31、第二相位调制模块32和第二分束器22，第一相位调制模块31的两端分别连接第一分束器21的一个管脚和第二分束器22的一个管脚，第二相位调制模块32的两端分别连接第一分束器21的另一个管脚和第二分束器22的另一个管脚，第二分束器22的第三个管脚连接光纤延迟环4；两个DA转换电路包括第一DA转换电路和第二DA转换电路，第一DA转换电路连接第一相位调制模块31，第二DA转换电路连接第二相位调制模块32。第一相位调制模块31和第二相位调制模块32进行分时调制。针对光路：由光源1发出的光，经过第一分束器21(或耦合器、环形器等)后分成两束相同的光信号，分别进入第一相位调制模块31、第二相位调制模块32。光信号在第一和第二相位调制模块中各自受到不同时刻的相位调制作用，再进入第二分束器22(或耦合器、环形器等)合并成一束光信号，然后在光纤延迟环4、传感光纤环5中传播，经过传感光纤环5端面的反射镜6反射，又回到第二分束器22分成两束相同的光信号，再分别经过第一相位调制模块31、第二相位调制模块32，以及经过第一分束器21的传播后，进入光电探测器7。
针对电路：结合图5所示的数据处理单元采用时分复用算法的时序图进行详细说明，数据处理单元优选采用FPGA。由于反射回来的两束光同时进入光电探测器7，携带了两个通道的测量数据，因此需要用两路独立的AD转换电路对光电探测器7的输出进行双采样。两路AD采样的数据由同一块FPGA芯片统一进行处理，但是FPGA并不是同时刻处理两路数据的，而是按照时分复用的原理，进行分时处理。譬如FPGA在t1～t2时间段读取AD1(第一AD转换电路)的数据，完成信号解调后，再利用DA1(第一DA转换电路)在第一相位调制模块31上进行光信号的相位调制和反馈闭环，然后获取通道一的FOCT数据；在t2～t3时间段读取AD2(第二AD转换电路)的数据，完成信号解调后，再利用DA2(第二DA转换电路)在第二相位调制模块32上进行光信号的相位调制和反馈闭环，然后获取通道二的FOCT数据；再在t3～t4时间段读取AD1(第一AD转换电路)的数据……获取通道一的FOCT数据；在t4～t5时间段读取AD2(第二AD转换电路)的数据……获取通道二的FOCT数据；如此持续重复。经过如此时分复用处理，FPGA将获得两个通道的测量数据，并根据用户要求，按照规定的采样率(如4kHz)，统一输出包含两个通道数据的FOCT数据帧，最终实现了双重化配置、双AD采样的应用需求。从图5可以看出，在在t1～t2时间段得到的FOCT数据，时间长，精度高，可用于电能计量、继电保护等。
本光路中，第一相位调制模块31、第二相位调制模块32均可用Y波导、直波导等元件组成，典型的实现方法有图8a和图8b两种。图8a是采用Y波导的方式，此时，相位调制模块(第一相位调制模块31、第二相位调制模块32)包括Y波导和分束器，例如，第一相位调制模块31包括第一Y波导(即图8a所示的311)和第三分束器23，第一分束器21的一个管脚连接第一Y波导311的合路端，第一Y波导311的一个分路端0°熔接至第三分束器23的一个管脚，第一Y波导311的另一个分路端0°或90°熔接至第三分束器23的另一个管脚，第三分束器23的第三个管脚连接第二分束器22的一个管脚。同样，第二相位调制模块32结构和连接关系原理相同，其包括第二Y波导和第四分束器，第一分束器21的另一个管脚连接第二Y波导的合路端，第二Y波导的一个分路端0°熔接至第四分束器的一个管脚，第二Y波导的另一个分路端0°或90°熔接至第四分束器的另一个管脚；第四分束器的第三个管脚连接第二分束器22的另一个管脚。还可以将目前主流用的推挽式Y波导的两个信号电极拆开成两个独立的电极，内部的两块铌酸锂晶体波导独立工作，从而能同时等效于第一相位调制模块31、第二相位调制模块32的整体功能。图8b是直波导的方式，此时相位调制模块(第一相位调制模块31、第二相位调制模块32)包括相互连接的起偏器和直波导，例如，第一相位调制模块31包括相互连接的第一起偏器(即图8b所示的313)和第一直波导(即图8b所示的312)，第一分束器21与第一起偏器313相连，第一直波导312与第二分束器22相连，第一DA转换电路连接第一直波导312；第二相位调制模块32包括相互连接的第二起偏器和第二直波导，第一分束器21与第二起偏器相连，第二直波导与第二分束器22相连，第二DA转换电路连接第二直波导。
图9为本发明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的第三种优选结构示意图，该实施例所述光路中的光电探测器包括第一光电探测器71和第二光电探测器72，两个AD转换电路包括第一AD转换电路和第二AD转换电路，第一光电探测器71与第一AD转换电路相连，第二光电探测器72与第二AD转换电路相连。该实施例中的分束器2可采用3*1分束器、3*2分束器或3*3分束器。
本发明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，针对当前FOCT双重化设计的不足，提出一种单一光路、双AD采样、双DA调制、数字闭环的回路，解决FOCT双重化配置的问题，该方案共用一套光路，共用一套信号处理电路板，分时进行两路AD采样、DA调制，输出两路互相独立，互不干扰的互感器数据，以集成的方式同时实现了两台独立FOCT产品的功能。本发明的方案具备结构简单、体积小、成本低、集成度高等优点。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

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。
7.根据权利要求3或4或6所述的全光纤电流互感器，其特征在于，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。
8.根据权利要求1至6之一所述的全光纤电流互感器，其特征在于，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。
9.根据权利要求1至6之一所述的全光纤电流互感器，其特征在于，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。
10.根据权利要求9所述的全光纤电流互感器，其特征在于，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个管脚，所述第一Y波导的另一个分路端0°或90°熔接至第三分束器的另一个管脚，所述第三分束器的第三个管脚连接第二分束器的一个管脚；所述第二相位调制模块包括第二Y波导和第四分束器，所述第一分束器的另一个管脚连接第二Y波导的合路端，所述第二Y波导的一个分路端0°熔接至第四分束器的一个管脚，所述第二Y波导的另一个分路端0°或90°熔接至第四分束器的另一个管脚；所述第四分束器的第三个管脚连接第二分束器的另一个管脚。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107328986A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 北京航天时代光电科技有限公司 一种光纤电流互感器用双采样双解调故障告警装置及方法
CN107328977A (zh) * 2017-07-07 2017-11-07 刘勇 单传感双采样全光纤电流互感器及其工作方法
CN107991641A (zh) * 2017-10-27 2018-05-04 中国电力科学研究院有限公司 一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统
CN109298230A (zh) * 2018-08-13 2019-02-01 北京四方继保自动化股份有限公司 用于电流互感器的采集装置
CN111308157A (zh) * 2019-11-14 2020-06-19 许继集团有限公司 具备快速建立时间的全光纤电流互感器及其信号处理单元
CN113625035A (zh) * 2021-06-28 2021-11-09 北京航天时代光电科技有限公司 一种智能化模拟输出光学电压互感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687795A (zh) * 2005-06-13 2005-10-26 北京航空航天大学 光纤电流互感器及其互感器的闭环检测装置
CN101521104A (zh) * 2008-11-19 2009-09-02 南瑞航天（北京）电气控制技术有限公司 一种采用双闭环控制的全光纤电流互感器
CN102628884A (zh) * 2012-03-29 2012-08-08 扬州永阳光电科贸有限公司 闭环光纤电流互感器
US20130278241A1 (en) * 2010-09-21 2013-10-24 China Electric Power Research Institute Digital closed-loop fiber optical current sensor
CN105445520A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 易能乾元（北京）电力科技有限公司 一种全光纤电流互感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687795A (zh) * 2005-06-13 2005-10-26 北京航空航天大学 光纤电流互感器及其互感器的闭环检测装置
CN101521104A (zh) * 2008-11-19 2009-09-02 南瑞航天（北京）电气控制技术有限公司 一种采用双闭环控制的全光纤电流互感器
US20130278241A1 (en) * 2010-09-21 2013-10-24 China Electric Power Research Institute Digital closed-loop fiber optical current sensor
CN102628884A (zh) * 2012-03-29 2012-08-08 扬州永阳光电科贸有限公司 闭环光纤电流互感器
CN105445520A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 易能乾元（北京）电力科技有限公司 一种全光纤电流互感器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107328986A (zh) * 2017-06-26 2017-11-07 北京航天时代光电科技有限公司 一种光纤电流互感器用双采样双解调故障告警装置及方法
CN107328986B (zh) * 2017-06-26 2021-04-13 北京航天时代光电科技有限公司 一种光纤电流互感器用双采样双解调故障告警装置及方法
CN107328977A (zh) * 2017-07-07 2017-11-07 刘勇 单传感双采样全光纤电流互感器及其工作方法
CN107991641A (zh) * 2017-10-27 2018-05-04 中国电力科学研究院有限公司 一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统
CN109298230A (zh) * 2018-08-13 2019-02-01 北京四方继保自动化股份有限公司 用于电流互感器的采集装置
CN109298230B (zh) * 2018-08-13 2021-04-30 北京四方继保自动化股份有限公司 用于电流互感器的采集装置
CN111308157A (zh) * 2019-11-14 2020-06-19 许继集团有限公司 具备快速建立时间的全光纤电流互感器及其信号处理单元
CN111308157B (zh) * 2019-11-14 2022-06-17 许继集团有限公司 具备快速建立时间的全光纤电流互感器及其信号处理单元
CN113625035A (zh) * 2021-06-28 2021-11-09 北京航天时代光电科技有限公司 一种智能化模拟输出光学电压互感器
CN113625035B (zh) * 2021-06-28 2024-05-31 北京航天时代光电科技有限公司 一种智能化模拟输出光学电压互感器

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