一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖傳感與光電技術領域，特別是涉及一種光纖電流互感器復用調(diào)制 解調(diào)單元。
【背景技術】
[0002] 近年，智能電網(wǎng)的建設正如火如荼的開展，用作電力線電流測量的電子式互感器 是數(shù)字化變電站中重要的設備之一。根據(jù)高壓測量是否需要供電，電子式互感器可分為有 源電子式互感器和無源電子式互感器兩大類。無源電子式互感器采用光學傳感原理測量母 線電流，具有抗電磁干擾性好、動態(tài)范圍大、交直流均可測等有源電子式互感器無法比擬的 優(yōu)點，因此受到電力行業(yè)的廣泛重視。
[0003] 無源型光學電流互感器實現(xiàn)的技術方案主要有兩種，一種是偏振檢測方案，一種 是Sagnac干涉型檢測方案。相比其它方案，基于反射式Sagnac干涉型數(shù)字閉環(huán)檢測方案 的光學電流互感器，具有檢測精度高、穩(wěn)定性強等優(yōu)點，是目前成功投入使用的無源電子式 互感器產(chǎn)品中主流的實現(xiàn)方案。
[0004] 無源型光學電流互感器總體上看由兩部分組成，高壓側光學傳感環(huán)、光纖絕緣子 和低壓側調(diào)制解調(diào)單元，兩部分間通過光纖傳輸信號。低壓側調(diào)制解調(diào)單元負責實現(xiàn)系統(tǒng) 閉環(huán)檢測環(huán)節(jié)，其元器件性能指標的差異或軟件處理流程的差異直接關系到系統(tǒng)精度；實 際工程中，若三相光纖電流互感器的傳感支路單獨處理，很難保證三相電流測量的一致性。 另外，該裝置包含了多個核心光學、電子器件，硬件成本較高，若對光纖傳感支路單獨處理， 設備成本、現(xiàn)場安裝與調(diào)試、電流數(shù)據(jù)匯總與標準化輸出等都是難以處理的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對上述問題，提出一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元，用以實現(xiàn)對 三相光纖電流互感器傳感支路同時進行處理。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元，所述 調(diào)制解調(diào)單元包括超輻射發(fā)光二極管SLED光源、3*3光纖耦合器、三個偏振器、三個相位調(diào) 制器、三個光纖延遲環(huán)、光探測器及協(xié)同工作的調(diào)制解調(diào)電路，其中：
[0007] 所述SLED光源輸出的光經(jīng)3*3光纖耦合器均分進入三個支路；所述每個支路均由 一個偏振器、相位調(diào)制器、光纖延遲環(huán)以及光纖傳感環(huán)組成；
[0008] 每個支路的光經(jīng)偏振器后變成兩束相互正交的線偏振光；
[0009] 相位調(diào)制器對兩束線偏振光的相位差進行調(diào)制；
[0010] 線偏振光經(jīng)光纖延遲環(huán)后進入光纖傳感環(huán)，由光纖傳感環(huán)前端的四分之一波片或 旋轉光纖轉換為左旋與右旋的橢圓偏振光，在母線電流磁場的作用下，兩束橢圓偏振光產(chǎn) 生相位差；
[0011] 兩束橢圓偏振光經(jīng)過光纖傳感環(huán)末端的金屬反射膜反射，使得兩束橢圓偏振光相 位差加倍且光路互易；
[0012] 兩束橢圓偏振光按原路徑返回，經(jīng)光纖傳感環(huán)前端的四分之一波片或旋轉光纖后 轉換為線偏振光，經(jīng)光纖延遲環(huán)、相位調(diào)制器后回至偏振器處發(fā)生干涉，干涉的光強信號經(jīng) 3*3光纖耦合器至光探測器；
[0013] 光強信號被光探測器接收并轉換為電信號；
[0014] 解調(diào)處理電路對該電信號進行處理后進入FPGA，經(jīng)解調(diào)算法推算出母線電流值； 三相母線電流值按協(xié)議要求組包輸出，供二次設備使用。
[0015] 本發(fā)明的一個實施例中，所述解調(diào)處理電路包括解調(diào)處理電路、現(xiàn)場可編程門陣 列FPGA模塊以及調(diào)制控制電路，其中：
[0016] 所述解調(diào)處理電路包括用于實現(xiàn)光電轉換的光探測器、用于實現(xiàn)隔離偏置以及放 大濾波的前置驅動，以及用于實現(xiàn)模數(shù)轉換的A/D轉換器，完成干涉光強信號的光電轉換、 隔離偏置、放大濾波和模數(shù)轉換，將攜帶母線電流信息的光信號轉換成FPGA可處理的電信 號；
[0017] 所述FPGA模塊包括解調(diào)模塊、反饋計算模塊、組幀輸出模塊以及調(diào)制補償模塊， 所述解調(diào)模塊用于由干涉光強信號推算母線電流值；所述反饋計算模塊用于推算加載到相 位調(diào)制器上的反饋量；所述組幀模塊用于將三相母線電流值，處理成IEC61850-9-2或國網(wǎng) 擴展版FT3協(xié)議規(guī)定的報文格式；所述調(diào)制補償模塊用于根據(jù)復位狀態(tài)推算、調(diào)整基準電 壓值；
[0018] 所述調(diào)制控制電路包括D/A轉換模塊和調(diào)理電路，所述D/A轉換模塊用于對FPGA 模塊輸出的數(shù)字調(diào)制信號進行數(shù)模轉換；所述調(diào)理電路用于對所述數(shù)模轉換模塊輸出的模 擬調(diào)制信號進行放大、濾波處理，加載到相位調(diào)制器上，對FPGA調(diào)制補償模塊輸出的值進 行數(shù)模轉換、濾波處理后得到基準電壓。。
[0019] 本發(fā)明的一個實施例中，所述解調(diào)處理電路采用高速AD，保證在一個渡越時間t 內(nèi)能采集120個以上的有效數(shù)據(jù)，保證三路同時解調(diào)的精度。
[0020] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，由于采用調(diào)制解 調(diào)時分復用技術，對A、B、C三相光纖電流互感器的傳感支路同時進行調(diào)制解調(diào)，獲得三相 母線電流值，實現(xiàn)了三相光纖電流互感器采集信號的集中處理和標準化輸出；能夠取得數(shù) 據(jù)一致性好、節(jié)約硬件成本、現(xiàn)場安裝調(diào)試方便的有益效果。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元的組成框圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明具體實施提供的數(shù)字閉環(huán)控制回路電路功能示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明具體實施提供的信號調(diào)制解調(diào)控制算法實現(xiàn)原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0025] 本發(fā)明公開了一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元，利用調(diào)制解調(diào)時分復用技 術，對A、B、C三相光纖電流互感器的傳感支路同時進行調(diào)制解調(diào)，同時獲得三相母線電流 值，處理成IEC61850-9-2或國網(wǎng)擴展版FT3等常用協(xié)議規(guī)定的格式輸出。
[0026] 如圖1所示，為本發(fā)明一種光纖電流互感器復用調(diào)制解調(diào)單元的組成框圖。
[0027] 所述調(diào)制解調(diào)單元包括超福射發(fā)光二極管（SuperluminescentLightEmitting Diodes，SLED)光源、3*3光纖耦合器、三個偏振器、三個相位調(diào)制器、三個光纖延遲環(huán)、光 探測器及協(xié)同工作的調(diào)制解調(diào)電路等，可同時對三相光纖電流互感器傳感支路同時進行處 理。
[0028] 所述SLED光源輸出的光經(jīng)3*3光纖耦合器均分進入三個支路。所述每個支路均由 一個偏振器、相位調(diào)制器、光纖延遲環(huán)以及光纖傳感環(huán)組成。每個支路的光經(jīng)偏振器后變成 兩束相互正交的線偏振光，相位調(diào)制器對兩束線偏振光的相位差進行調(diào)制。線偏振光經(jīng)光 纖延遲環(huán)后進入光纖傳感環(huán)，由光纖傳感環(huán)前端的四分之一波片或一段特殊的旋轉光纖轉 換