CN114884573A - 一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法 - Google Patents

一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法，所述装置包括：发射端，用于对传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；接收端，用于将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。本发明能够为输变电设备测量点距离较远且需精确同步状态监测时，提供时延低、波形畸变小、信号衰减小的信号传输，实现可快速、高效、不失真地传输触发信号，大大减少了工作量，显著提高工作质量。

Description

一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法
技术领域
本发明涉及信号传输技术领域，并且更具体地，涉及一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法。
背景技术
现有抽水蓄能水力发电站或常规水利发电站，多采用地下发电厂房和地面开关站出线配置方式，所以地下主变压器高压侧和地面开关站普遍采用较长的超、高压电缆连接，距离较远，当需要对地下发电厂房和地面开关站的输变电设备进同步状态监测时，触发信号的时延、波形畸变、信号衰减等问题当变得不可以忽略。目前缺乏针对基于单模光纤传输触发信号的装置。
因此，需要一种基于单模光纤传输触发信号的装置和方法。
发明内容
本发明提出一种基于单模光纤的触发信号传输装置及系统，以解决如何实现快速地、高效地、不失真地传输触发信号的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于单模光纤的触发信号传输装置，所述装置包括：发射端和接收端；其中，
所述发射端，与传感器和接收端相连接，用于对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；
所述接收端，用于对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
优选地，其中所述发射端，对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
滤波电路，分别与传感器和比较器输出放大电路相连接，用于对所述第一触发电信号进行滤波处理；
比较器输出放大电路，用于对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
优选地，其中所述发射端，还用于：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
优选地，其中所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
优选地，其中所述接收端，对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于单模光纤的触发信号传输方法，所述方法包括：
发射端对传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；
接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
优选地，其中所述发射端对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
利用滤波电路对所述第一触发电信号进行滤波处理；
利用比较器输出放大电路对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
优选地，其中所述方法还包括：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
优选地，其中所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路；其中，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
优选地，其中所述接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
本发明提供了一种基于单模光纤的触发信号传输装置及方法包括：发射端，对传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；述接收端，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。本发明能够为输变电设备测量点距离较远且需精确同步状态监测时，提供时延低、波形畸变小、信号衰减小的信号传输，实现可快速、高效、不失真地传输触发信号，大大减少了工作量，显著提高工作质量。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的基于单模光纤的触发信号传输装置100的结构示意图；
图2为根据本发明实施方式的滤波电路的示意图；
图3为根据本发明实施方式的比较器输出放大电路的示意图；
图4为根据本发明实施方式的发射端外围电路的示意图；
图5为根据本发明实施方式的接收端供电接口电路的示意图；
图6为根据本发明实施方式的供电稳压电路的示意图；
图7为根据本发明实施方式的光电转换模块外围电路的示意图；
图8为根据本发明实施方式的触发电信号输出接口电路的示意图；
图9为根据本发明实施方式的在G I S装置上进行VFTO同步测量的示意图；
图10为根据本发明实施方式的基于单模光纤的触发信号传输方法1000的流程图。
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。
图1为根据本发明实施方式的基于单模光纤的触发信号传输装置100的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式提供的基于单模光纤的触发信号传输装置，能够为输变电设备测量点距离较远且需精确同步状态监测时，提供时延低、波形畸变小、信号衰减小的信号传输，实现可快速、高效、不失真地传输触发信号，大大减少了工作量，显著提高工作质量。本发明实施方式提供的基于单模光纤的触发信号传输装置100，包括：发射端101和接收端102。
优选地，所述发射端101，与传感器和接收端相连接，用于对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号。
优选地，其中所述发射端，对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
滤波电路，分别与传感器和比较器输出放大电路相连接，用于对所述第一触发电信号进行滤波处理；
比较器输出放大电路，用于对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
优选地，其中所述发射端，还用于：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
在本发明的实施方式中，发射端的输入为各种传感器输出的触发电信号；发射端的输出为可在单模光纤内传输的光信号。发射端能够对触发电信号进行滤波、放大、电光转换等处理，并与可调参考电压进行比较，判断是否将触发电信号转换成可模光纤内传输的光信号。其中，发射端，包括：滤波电路、比较器输出放大电路和外围电路，分别如图2、图3和图4所示。
在本发明中，考虑到空间辐射电磁波影响，以及分闸操作时，原有的50Hz工频信号影响，为防止触发系统误触发，本发明通过前级滤波器和比较器组成基本的滤波电路，以对工频信号进行滤波，防止因工频信号导致的误触发情况。同时，后级设置比较器电路，能够对触发电平进行精确调控，提高触发的可靠性和稳定性。
本发明还进行了优化电路设计，将比较器输出放大电路分为多路触发信号通道。为提高比较器驱动能力，比较器每路输出连接三极管放大电路，使得单个比较器可以驱动多个发射光模块，提升了单个比较器的带负载能力。基于此设计，发射端设备能够为多个测量点提供触发信号，实现多点同步测量。
另外，为防止输入信号存在浪涌、过充情况，导致后级芯片输入电压过大而烧毁，本发明在发射端的信号输入子端设置瞬态抑制和限幅电路，能够快速、可靠的抑制输入电压过充，保护后级芯片正常工作，提高装置的可靠性。
优选地，所述接收端102，用于对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
优选地，其中所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
优选地，其中所述接收端，对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
在本发明实施方式中，输出端的输入为发射端输出的光信号；输出为用于示波器、采集卡等在线监测设备的触发电信号。其中，接收端可接收通过单模光纤传输过来的光信号，经过光电转换对光信号进行解码，产生相应的触发电信号，输出给示波器、采集卡等在线监测设备使用。输出端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路，分别如图5、图6、图7和图8所示。其中，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。利用稳压芯片为光模块提供稳定电源，能够大幅减小接收端电路板面积，将接收端模块小型化。
图9为根据本发明实施方式的在G I S装置上进行VFTO同步测量的示意图。如图9所示，发射端安装在G I S内置式局部放电传感器输出端，接收局部放电传感器检测到的VFTO信号，并转化为光信号，通过单模光纤传输至接收端，接收端则将该触发光信号转化为电信号，控制示波器/采集卡记录VFTO波形。
图10为根据本发明实施方式的基于单模光纤的触发信号传输方法1000的流程图。如图10所示，本发明实施方式提供的基于单模光纤的触发信号传输方法1000，从步骤1001处开始，在步骤1001发射端对传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号。
优选地，其中所述发射端对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
利用滤波电路对所述第一触发电信号进行滤波处理；
利用比较器输出放大电路对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
优选地，其中所述方法还包括：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
在步骤1002，接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
优选地，其中所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路；其中，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
优选地，其中所述接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
本发明的实施例的基于单模光纤的触发信号传输方法1000与本发明的另一个实施例的基于单模光纤的触发信号传输装置100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于单模光纤的触发信号传输装置，其特征在于，所述装置包括：发射端和接收端；其中，
所述发射端，与传感器和接收端相连接，用于对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；
所述接收端，用于对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射端，对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
滤波电路，分别与传感器和比较器输出放大电路相连接，用于对所述第一触发电信号进行滤波处理；
比较器输出放大电路，用于对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射端，还用于：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路；其中，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收端，对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
6.一种基于单模光纤的触发信号传输方法，其特征在于，所述方法包括：
发射端对传感器输出的第一触发电信号进行预处理，并当经过预处理的第一触发电信号大于等于预设可调参考电压时，将所述经过预处理的第一触发电信号转换成第一触发光信号；
接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出至在线监测设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发射端对所述传感器输出的第一触发电信号进行预处理，包括：
利用滤波电路对所述第一触发电信号进行滤波处理；
利用比较器输出放大电路对所述滤波电路输出的信号进行放大处理；
其中，所述滤波电路，包括：前级滤波器和比较器；所述比较器输出放大电路包括：多路触发信号通道，每路输出均连接有三极管放大电路。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在发射端的信号输入子端，利用瞬态抑制和限幅电路抑制输入电压过充。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收端，包括：接收端供电接口电路、光模块供电稳压电路、光电转换模块外围电路和触发电信号输出接口电路；其中，所述光模块光电稳压电路为稳压芯片。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收端对所述触发光信号进行光电转换，将所述触发光信号转换为第二触发电信号，包括：
根据外接设备的类型，将所述触发光信号转换为对应的第二触发电信号，以将所述第二触发电信号输出在线监测设备。
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