CN112731257A - 一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法和仿真系统 - Google Patents

一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法和仿真系统 Download PDF

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CN112731257A
CN112731257A CN202110035488.1A CN202110035488A CN112731257A CN 112731257 A CN112731257 A CN 112731257A CN 202110035488 A CN202110035488 A CN 202110035488A CN 112731257 A CN112731257 A CN 112731257A
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牧晓菁
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冯翔翔
陈鹏
杨帆
唐芳
唐鹏
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Abstract

本申请公开了一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法及仿真系统。其中，根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数；根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟；根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。

Description

一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法和仿真系统
技术领域
本申请涉及电流互感器技术领域，特别是涉及一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法和仿真系统。
背景技术
柔性直流输电系统发生故障时的回路阻抗非常小，容易在瞬时产生很大的故障电流。因此，为了提高柔性直流输电系统的响应速度和对故障电流的抑制能力、提升电力系统的安全稳定性，要求控制保护信号具有更快的采样速度和更宽的频带宽度，从而对柔性直流输电用直流电流互感器的暂态性能提出了更高的要求。阶跃响应特性是评价直流电流互感器暂态性能的重要技术指标之一。传统直流工程的阶跃响应特性的暂态性能和抗干扰能力较差。
针对上述的现有技术中存在的传统直流工程的阶跃响应特性的暂态性能和抗干扰能力较差的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开的实施例提供了一种一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法和仿真系统，以至少解决现有技术中存在的传统直流工程的阶跃响应特性的暂态性能和抗干扰能力较差的技术问题。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法，包括：根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数；根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟；根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真系统，包括：建立数学模型模块，用于根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；确定通道增益模块，用于根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；确定传递函数模块，用于根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数，根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟传递函数；确定动态模型模块，用于根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；分析性能参数模块，用于根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
在本发明中，根据一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法，可以建立完整的全光纤电流互感器离散动态模型，确定影响全光纤电流互感器阶跃响应特性的关键参数是渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟。建立渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟与阶跃响应特性的函数关系，指导产品进行参数优化。进而解决了现有技术中存在的传统直流工程的阶跃响应特性的暂态性能和抗干扰能力较差的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是根据本公开实施例所述的一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法的流程示意图；
图2是根据本公开实施例所述的全光纤电流互感器基本原理示意图；
图3是根据本公开实施例所述的全光纤电流互感器数学模型的示意图；
图4是根据本公开实施例所述的全光纤电流互感器简化离散动态模型的示意图；
图5是根据本公开实施例所述的全光纤电流互感器完整的离散动态模型的示意图；
图6是根据本公开实施例所述的全光纤电流互感器的离散阶跃响应仿真曲线的示意图；
图7是根据本公开实施例所述的渡越时间对阶跃响应上升时间与超调量的影响的示意图；
图8是根据本公开实施例所述的前向通道增益对阶跃响应上升时间和超调量的影响的示意图；
图9是根据本公开实施例所述的滤波器阶数阶对跃响应上升时间和超调量的影响的示意图；
图10是根据本公开实施例所述的一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真系统的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明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发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。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发明的限定。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)对所属技术领域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。
根据本实施例的第一个方面，提供了一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法100，参考图1所示，该方法100包括：
S102:根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；
S104:根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；
S106:根据所述向前通道增益以及所述反馈通道增益，确定渡越时间的离散传递函数以及滤波器的离散传递函数；
S108:根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟；
S110:根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；
S112:根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
具体地，全光纤电流互感器(FOCT)的基本原理如图2所示，利用光学干涉原理检测电流，光源发出的光经过耦合器，在起偏器处转换为线偏振光，经45°保偏光纤熔点，线偏振光被均匀分配到保偏光纤的两个正交轴(即快轴、慢轴)上独立传输。相互正交的线偏振光经过λ/4波片后，分别被转换为左旋和右旋圆偏振光并进入传感光纤中传输。在被测电流产生的磁场作用下，同步传输的两束圆偏振光之间发生法拉第磁光效应，产生传输相位差。两束圆偏振光传输至传感光纤末端，被反射镜反射后沿原光路回传，因此再次受电流产生的磁场影响，产生法拉第磁光效应，相位差加倍。回传的圆偏振光二次经过λ/4波片后被恢复为线偏振光，但偏振方向发生了互换(即原先在快、慢轴中传输的线偏振光此时的传输轴发生了互换)。回传至45°熔点时，快、慢轴上的线偏振光各自形成干涉分布，其中一个工作轴上的光信号在经过起偏器的消光方向后被滤除，只保留了起偏方向的干涉光信号返回到耦合器中，最后，携带法拉第相位差信息的干涉光信号经耦合器进入光电探测器中。由于发生干涉的两束线偏振光经过的光程相同，因此该光路结构具有完全的空间互易性，故两束线偏振光之间的相位差φs仅受电流影响，可用公式表示：
Figure BDA0002894132600000041
式(1)中，F表示传感光纤中单路圆偏振光因法拉第效应而产生的光学相位差，V表示传感光纤的维尔德常数，N表示传感光纤圈数，I为被测电流值。
返回光电探测器的干涉光强信号可以表示为：
Figure BDA0002894132600000042
式中，P0为光源输出功率，α为光路损耗。
利用相位调制器在两束光信号之间施加一个高频的固有相位差φb(通常为幅值±π/2、周期2τ的方波信号，其中τ为渡越时间，表示光信号在光路中第一次和第二次经过相位调制器的时间差)，当φs＝0时，由于干涉光强的偶函数特性，忽略调制相位突变时产生的尖峰脉冲，调制后的干涉光强信号应为一条直线，当φs≠0时，调制后的干涉光强变为与调制信号同频同相的方波信号。在相位调制器上附加一个反馈相位差φf，调节φf，当干涉光强的方波信号幅值为零时，满足φs+φf＝0，此时φf与φs与大小相等、符号相反，将φs＝-φf作为光学相位差的解调输出并代入式(1)即可计算出被测电流值，这就是相位调制解调和闭环反馈技术的基本原理，上述过程可表述为：
Figure BDA0002894132600000051
进一步地，参考图3所示，根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型。充分考虑FOCT的闭环反馈延时和数字滤波输出特性，得到FOCT的简化离散动态模型参考图4所示。图4中的GF为前向通道增益，它由光功率、PIN-FET、运算放大器、A/D转换器和积分解调增益决定，其计算式为
Figure BDA0002894132600000052
式(4)中，R为PIN-FET的跨阻抗值，RD为光电探测器的电流响应度，Kamp为前放比例系数，n1为A/D转换器位数，Vref为A/D转换器基准电压，n为解调环节里在调制后干涉光强方波信号中的半周期采样点数，Kintegral为积分调整系数。
GB为反馈通道增益，它由D/A转换器和相位调制器决定，其计算式为
Figure BDA0002894132600000053
式(5)中，n2为D/A转换器位数。
根据图2可写出FOCT数字解调输出的离散传递函数，在此基础上可对FOCT的动态性能进行量化分析。
Figure BDA0002894132600000054
式(6)中，Ksensing＝4VN，是光纤传感环中光学相位差与被测电流的转换增益。
对FOCT进行阶跃响应仿真时还需考虑系统闭环检测过程中的延迟环节，光信号的调制存在着1倍渡越时间的固有响应延迟，首次闭环解调、积分修正、A/D转换器的采样处理、D/A转换器的信号转换和FPGA的信号处理等均会造成时间延迟。设FOCT系统的闭环检测延迟时间为D1＝N1t，其中N1为正整数，t为离散系统的采样周期，则包含闭环检测纯延时过程的FOCT数字解调输出的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000061
由于FOCT的数字输出为高频量，且含有大量噪声，一般采用m阶滑动平均滤波器在系统数字输出前做滤波处理，滤波器的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000062
FOCT的实际输出还需要标定，这个过程等效为比例环节，标定之后的输出量即为测量电流值，测量电流值按照通讯协议编码传输到合并单元，传输过程存在固定的通讯延时，该延时主要由通讯协议决定，与FOCT的闭环检测过程无关，设通讯延时D2＝N2t，其中N2为正整数，因此，在数字输出滤波器的后面级联一个比例环节和一个纯延时环节即能得到完整的FOCT离散动态模型，参考图5所示。
完整FOCT离散动态模型的数学表达式为：
Figure BDA0002894132600000063
在Matlab中仿真分析FOCT的单位阶跃响应特性，初始参数如表1所示：
表1FOCT阶跃响应仿真模型参数
名称 变量 单位 数值
光路损耗 IL dB 20
光源光功率 P<sub>0</sub> mW 1
探测器跨阻抗 R KΩ 400
探测器响应度 R<sub>D</sub> A/W 0.9
前置放大倍数 K<sub>amp</sub> 1 2
A/D位数 n<sub>1</sub> 1 12
A/D基准电压 V<sub>ref</sub> V 2
半周期采样点数 n 1 20
积分调整系数 K<sub>integral</sub> 1 2<sup>-5</sup>
D/A位数 n<sub>2</sub> 1 16
渡越时间 τ μs 1
原始采样周期 t μs 2
名称 变量 单位 数值
闭环检测纯延迟 D<sub>1</sub> μs 2
通讯延迟 D<sub>2</sub> μs 8
计算得到的前向通道增益和反馈通道增益分别为：GF＝3660，GB＝9.5874×10-5。
分别设置不同的数字滤波器阶数，得到FOCT的典型离散单位阶跃响应如图6所示。
渡越时间τ决定了FOCT的反馈周期，因此缩短渡越时间相当于提高了FOCT的原始采样率，会对上升时间的减少有所帮助，但不会改善超调量，参考图7所示，图7仿真了不同渡越时间下的阶跃响应上升时间和超调量变化趋势(仿真参数为滤波器阶数m＝1，前向通道增益GF＝3660)。
增大前向通道增益GF可提高响应速度，但增益过大将导致系统振荡超调，稳定性变差，参考图8所示，图8为前向通道增益从500提升到5000时，阶跃响应上升时间和超调量的变化趋势(仿真参数为滤波器阶数m＝1，光路渡越时间τ＝1μs)。
提高数字滤波器阶数m可以抑制系统超调量，但会增加上升时间，参考图9所示，图9仿真了滤波器阶数从1提升到40时，阶跃响应的上升时间和超调量的变化趋势(仿真参数为前向通增益GF＝3660，光路渡越时间τ＝1μs)。
综上所述，影响FOCT阶跃响应性能的主要因素包含：1)光路渡越时间；2)前向通道增益；3)数字输出滤波器阶数；4)系统纯延时。因此，优化FOCT阶跃响应特性(即减少阶跃响应上升时间，并适当抑制超调量)的办法是：在渡越时间、前向通道增益与数字滤波器阶数之间寻求优化平衡，并尽量缩短系统的通讯延时。
从而，根据一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法，可以建立完整的全光纤电流互感器离散动态模型，确定影响全光纤电流互感器阶跃响应特性的关键参数是渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟。建立渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟与阶跃响应特性的函数关系，指导产品进行参数优化。进而解决了现有技术中存在的传统直流工程的阶跃响应特性的暂态性能和抗干扰能力较差的技术问题。
可选地，根据所述数学模型，确定向前通道增益，包括：根据光功率、PIN-FET、运算放大器、A/D转换器和积分解调增益，确定前向通道增益；根据以下公式，确定前向通道增益：
Figure BDA0002894132600000081
其中，GF为向前通道增益，R为PIN-FET的跨阻抗值，RD为光电探测器的电流响应度，Kamp为前放比例系数，n1为A/D转换器位数，Vref为A/D转换器基准电压，n为解调环节里在调制后干涉光强方波信号中的半周期采样点数，Kintegral为积分调整系数。
可选地，根据所述数学模型，确定反馈通道增益，包括：根据D/A转换器和相位调制器，确定反馈通道增益；根据以下公式，确定反馈通道增益：
Figure BDA0002894132600000082
其中，GB为反馈通道增益，n2为D/A转换器位数。
可选地，根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益以及系统的闭环检测延迟时间，确定闭环检测纯延时过程的全光纤电流互感器的数字解调输出的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000083
其中，Ksensing＝4VN，V表示传感光纤的维尔德常数，N表示传感光纤圈数，GF为向前通道增益，GB为反馈通道增益，N1＝D1/t，D1表示系统的闭环检测延迟时间，t表示离散系统的采样周期。
可选地，根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟。其中滤波器的离散传递函数为：
采用m阶滑动平均滤波器在系统数字输出前做滤波处理，滤波器的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000084
变比增益为GB/Ksensing，通讯延迟为1/zN2。
可选地，根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型，包括：确定全光纤电流互感器的离散动态模型的数学表达式为：
Figure BDA0002894132600000091
其中，HFOCT(Z)为全光纤电流互感器的离散动态模型。
根据本实施例的另一个方面，还提供了一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真系统1000。该系统1000包括：建立数学模型模块1010，用于根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；确定通道增益模块1020，用于根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；确定传递函数模块1030，用于根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数，根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟传递函数；确定动态模型模块1040，用于根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；分析性能参数模块1050，用于根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
可选地，确定通道增益模块1020，包括：确定前向通道增益子模块，用于根据光功率、PIN-FET、运算放大器、A/D转换器和积分解调增益，确定前向通道增益；确定前向通道增益公式子模块，用于根据以下公式，确定前向通道增益：
Figure BDA0002894132600000092
其中，GF为向前通道增益，R为PIN-FET的跨阻抗值，RD为光电探测器的电流响应度，Kamp为前放比例系数，n1为A/D转换器位数，Vref为A/D转换器基准电压，n为解调环节里在调制后干涉光强方波信号中的半周期采样点数，Kintegral为积分调整系数。
可选地，确定通道增益模块1020，包括：确定反馈通道增益子模块，用于根据D/A转换器和相位调制器，确定反馈通道增益；确定反馈通道增益公式子模块，用于根据以下公式，确定反馈通道增益：
Figure BDA0002894132600000101
其中，GB为反馈通道增益，n2为D/A转换器位数。
可选地，确定传递函数模块，包括：确定数字解调输出子模块，用于在闭环检测纯延时过程中，确定闭环检测纯延时过程的全光纤电流互感器的数字解调输出的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000102
其中，Ksensing＝4VN，V表示传感光纤的维尔德常数，N表示传感光纤圈数，GF为向前通道增益，GB为反馈通道增益，N1＝D1/t，D1表示系统的闭环检测延迟时间，t表示离散系统的采样周期。
可选地，确定传递函数模块1030，确定滤波器传递函数子模块、变比增益子模块和通讯延迟子模块，其中用于采用m阶滑动平均滤波器在系统数字输出前做滤波处理，滤波器的离散传递函数为：
Figure BDA0002894132600000103
变比增益子模块为GB/Ksensing，通讯延迟子模块为1/zN2。
可选地，确定动态模型模块1040，包括：确定动态模型子模块，用于确定全光纤电流互感器的离散动态模型的数学表达式为：
Figure BDA0002894132600000104
其中，HFOCT(Z)为全光纤电流互感器的离散动态模型。
本发明的实施例的一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真系统600与本发明的另一个实施例的一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法100相对应，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真方法，其特征在于，包括：
根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；
根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；
根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数；
根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟；
根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；
根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述数学模型，确定向前通道增益，包括：
根据光功率、PIN-FET、运算放大器、A/D转换器和积分解调增益，确定前向通道增益；
根据以下公式，确定前向通道增益：
Figure FDA0002894132590000011
其中，GF为向前通道增益，R为PIN-FET的跨阻抗值，RD为光电探测器的电流响应度，Kamp为前放比例系数，n1为A/D转换器位数，Vref为A/D转换器基准电压，n为解调环节里在调制后干涉光强方波信号中的半周期采样点数，Kintegral为积分调整系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述数学模型，确定反馈通道增益，包括：
根据D/A转换器和相位调制器，确定反馈通道增益；
根据以下公式，确定反馈通道增益：
Figure FDA0002894132590000021
其中，GB为反馈通道增益，n2为D/A转换器位数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益以及系统的闭环检测延迟时间，确定闭环检测纯延时过程的全光纤电流互感器的数字解调输出的离散传递函数为：
Figure FDA0002894132590000022
其中，Ksensing＝4VN，V表示传感光纤的维尔德常数，N表示传感光纤圈数，GF为向前通道增益，GB为反馈通道增益，N1＝D1/t，D1表示系统的闭环检测延迟时间，t表示离散系统的采样周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟。其中滤波器的离散传递函数为：
采用m阶滑动平均滤波器在系统数字输出前做滤波处理，滤波器的离散传递函数为：
Figure FDA0002894132590000023
变比增益为GB/Ksensing，通讯延迟为1/zN2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和所述通讯延迟确定全光纤电流互感器的离散动态模型，包括：
确定全光纤电流互感器的离散动态模型的数学表达式为：
Figure FDA0002894132590000024
其中，HFOCT(z)为全光纤电流互感器的离散动态模型。
7.一种全光纤电流互感器的阶跃响应仿真系统，其特征在于，包括：
建立数学模型模块，用于根据全光纤电流互感器的动态响应特性，建立全光纤电流互感器的数学模型；
确定通道增益模块，用于根据所述数学模型，确定向前通道增益以及反馈通道增益；
确定传递函数模块，用于根据所述向前通道增益、所述反馈通道增益和闭环检测延时时间，确定包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数，根据所述数学模型，确定滤波器的离散传递函数、变比增益和通讯延迟传递函数；
确定动态模型模块，用于根据所述包含闭环检测纯延时过程的离散传递函数、所述滤波器的离散传递函数、所述变比增益和通讯延迟传递函数，确定全光纤电流互感器的离散动态模型；
分析性能参数模块，用于根据所述全光纤电流互感器的离散动态模型，在Matlab中仿真分析阶跃响应性能的参数。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，确定通道增益模块，包括：
确定前向通道增益子模块，用于根据光功率、PIN-FET、运算放大器、A/D转换器和积分解调增益，确定前向通道增益；
确定前向通道增益公式子模块，用于根据以下公式，确定前向通道增益：
Figure FDA0002894132590000031
其中，GF为向前通道增益，R为PIN-FET的跨阻抗值，RD为光电探测器的电流响应度，Kamp为前放比例系数，n1为A/D转换器位数，Vref为A/D转换器基准电压，n为解调环节里在调制后干涉光强方波信号中的半周期采样点数，Kintegral为积分调整系数。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，确定通道增益模块，包括：
确定反馈通道增益子模块，用于根据D/A转换器和相位调制器，确定反馈通道增益；
确定反馈通道增益公式子模块，用于根据以下公式，确定反馈通道增益：
Figure FDA0002894132590000032
其中，GB为反馈通道增益，n2为D/A转换器位数。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，确定传递函数模块，包括：
确定数字解调输出子模块，用于在闭环检测纯延时过程中，确定闭环检测纯延时过程的全光纤电流互感器的数字解调输出的离散传递函数为：
Figure FDA0002894132590000041
其中，Ksensing＝4VN，V表示传感光纤的维尔德常数，N表示传感光纤圈数，GF为向前通道增益，GB为反馈通道增益，N1＝D1/t，D1表示系统的闭环检测延迟时间，t表示离散系统的采样周期。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，确定传递函数模块，
确定滤波器传递函数子模块、变比增益子模块和通讯延迟子模块，其中用于采用m阶滑动平均滤波器在系统数字输出前做滤波处理，滤波器的离散传递函数为：
Figure FDA0002894132590000042
变比增益子模块为GB/Ksensing，通讯延迟子模块为1/zN2。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，确定动态模型模块，包括：
确定动态模型子模块，用于确定全光纤电流互感器的离散动态模型的数学表达式为：
Figure FDA0002894132590000043
其中，HFOCT(Z)为全光纤电流互感器的离散动态模型。
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