一种全光纤电流互感器监测系统技术方案

本发明专利技术属于光纤技术领域，公开了一种全光纤电流互感器监测系统，包括全光纤电流互感器测试主机、传感光纤环及上位机，其中：测试主机包括光路系统和电路系统，光路系统包括光源、光源探测器、耦合器以及起偏器；电路系统包括相位调制器和信号处理系统；信号处理系统还与所述上位机相连，将从所述光源探测器获得的监测信号输出到所述上位机，所述监测信号包括如下一种或多种：解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号。本发明专利技术在不使用合并单元及校验仪的情况下，可以对全光纤电流互感器的开环及闭环系统进行原理验证，简化了测试系统构成，降低了测试成本。同时上位机通过数字量对系统光路及电路的运行状态进行实时监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤
，更具体地，涉及一种全光纤电流互感器监测系统。
技术介绍
随着智能电网的发展，电子式电流互感器正逐步走向成熟。与传统电流互感器相比，基于法拉第磁光效应和安培环路定理的全光纤电流互感器具有以下优点：不含油；尺寸小；绝缘结构简单；无磁饱和现象；测量带宽和精度高；防电磁干扰；高压侧本征安全，安装方式灵活。因此全光纤电流互感器被认为是电力系统理想的电流测量装置。但是由于全光纤电流互感器内部使用的光电器件以及特种光纤材料，与当前普遍使用的传统电流互感器存在相当大的差异，导致传统电流互感器的检测手段不能充分反映全光纤电流互感器的寿命预期和工况性能。完整的全光纤电流互感器测试系统应包含高低温循环箱、合并单元、标准电流互感器及校验仪，组成这套测试系统所需的设备昂贵，需要较大占用面积，设备的功耗较大，安装及操作复杂。在测试系统搭建初期，目前还没有一种便捷直观的方式对全光纤电流互感器的开环及闭环系统进行原理验证，同时设备运行时也没有直观的方式来监测系统光路及电路的运行状态，这些不便阻碍了全光纤电流互感器的进一步的发展。
技术实现思路
为了解决上述技术，本专利技术提供了一种全光纤电流互感器监测系统，在上位机上实时显示需要关注的监测信号，从而能够更便捷的实现对全光纤电流互感器进行原理验证及系统运行状态的监测。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种全光纤电流互感器监测系统，包括全光纤电流互感器测试主机、传感光纤环及上位机，其中：所述全光纤电流互感器测试主机包括光路系统和电路系统，其中所述光路系统包括光源、光源探测器、耦合器以及起偏器，所述光源、光源探测器与所述耦合器的输入端相连，所述起偏器与所述耦合器的输出端相连；所述电路系统包括相位调制器和信号处理系统，所述相位调制器与所述起偏器的输出端相连，所述信号处理系统与所述光源探测器和所述相位调制器相连；所述相位调制器的输出端与延迟环相连，所述延迟环与所述传感光纤环相连；所述信号处理系统还与所述上位机相连，将从所述光源探测器获得的监测信号输出到所述上位机，其中所述监测信号包括如下一种或多种：解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号。本专利技术的一个实施例中，所述信号处理系统包括前置放大电路、模数转换器、FPGA处理模块和外围接口电路，其中所述前置放大电路用于对光源探测器输出的原始模拟信号进行放大；所述模数转换器用于将放大后的模拟信号转换成数字信号；所述FPGA处理模块用于对所述数字信号进行处理，得到所需要的监测信号；所述外围接口电路用于将所述监测信号输出到上位机或其他监测设备。本专利技术的一个实施例中，所述FPGA处理模块包括滤波模块、解调模块、FT3协议模块以及方波调制模块，其中：从所述光源探测器输出的原始模块信号通过前置放大器放大和模数转换器的模数转换并经过滤波模块输出至解调模块，解调模块解调出的信号一路与温度补偿信号叠加后通过FT3协议模块打包输出，另一路通过方波调制模块累加积分后生成数字方波，然后驱动相位调制器来反馈抵消Faraday效应相移；另一路通过阶梯波反馈模块生成阶梯波信号叠加在相位调制器上，对光路中的信号进行调制。本专利技术的一个实施例中，所述外围接口电路分为数字接口和模拟接口两部分，其中所述数字接口包括串口和光口，解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号通过所述串口输出；解调后信号叠加上温度补偿信号以FT3格式编码通过所述光口输出；干涉波形通过模拟接口输出。本专利技术的一个实施例中，所述光源、起偏器与相位调制器封装在一起，形成一体化的光路盒。本专利技术的一个实施例中，所述光源为可调节超辐射半导体激光器，中心波长1310nm，带宽40nm，功率可调范围0～1mw。本专利技术的一个实施例中，所述传感光纤环包括λ/4波片、保圆光纤及反射镜，其中λ/4波片采用椭圆芯光纤，且波片的输入端与延迟环输出端成45°熔接，所述保圆光纤采用高折射率旋转光纤，所述反射镜的反射率大于95％。本专利技术的一个实施例中，所述串口还用于接收上位机的指令，通过调整反馈阶梯波的生成与否对相位调制器进行开环和闭环的切换。本专利技术的一个实施例中，所述全光纤电流互感器测试主机还包括有外延保偏延迟环测试平台，方便将不同长度延迟环接入所述全光纤电流互感器监测系统。本专利技术的一个实施例中，所述相位调制器为铌酸锂相位调制器。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术通过在全光纤电流互感器监测系统中增加信号处理系统，能够实时系统数字量输出、温度补偿数字量、最小干涉光强和最大干涉光强输出到上位机，实现对全光纤电流互感器的原理验证及系统运行状态的监测；(2)、通过本专利技术提供的全光纤电流互感器监测系统，不需要合并单元、标准电流互感器及校验仪就可验证全光纤电流互感器的原理并监控系统的运行状态，简化了测试系统的搭建及操作，节约了测试成本；(3)本专利技术全光纤电流互感器监测系统中，从所述光源探测器输出的原始模块信号通过前置放大器放大和模数转换器的模数转换并经过滤波模块输出至解调模块，解调模块解调出的信号一路与温度补偿信号叠加后通过FT3协议模块打包输出，另一路通过方波调制模块累加积分后生成数字方波，然后驱动相位调制器来反馈抵消Faraday效应相移；另一路通过阶梯波反馈模块生成阶梯波信号叠加在相位调制器上，从而对光路中的信号进行调制；(4)本专利技术能够通过串口向所述全光纤电流互感器监测系统下达指令，通过调整反馈阶梯波的生成与否对相位调制器进行开环和闭环的切换；(5)通过在本专利技术测试主机中附带延迟环测试平台，能方便的将不同长度的延迟环接入系统进行测试。附图说明图1是本专利技术实施例中全光纤电流互感器监测系统的原理示意图；图2是本专利技术实施例中全光纤电流互感器监测系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例中FPGA处理模块的结构示意图；图4是本专利技术实施例中延迟环测试平台的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。为了实现本专利技术的目的，如图1所示，本专利技术提供了一种全光纤电流互感器监测系统，包括全光纤电流互感器测试主机、传感光纤环及上位机，其中：所述全光纤电流互感器测试主机包括光路系统和电路系统，其中如图2所示，所述光路系统包括光源、光源探测器、耦合器以及起偏器，所述光源、光源探测器与所述耦合器的输入端相连，所述起偏器与所述耦合器的输出端相连；所述电路系统包括相位调制器和信号处理系统，所述相位调制器与所述起偏器的输出端相连，所述信号处理系统与所述光源探测器和所述相位调制器相连；所述相位调制器的输出端与延迟环相连，所述延迟环与所述传感光纤环相连；所述信号处理系统还与所述上位机相连，将从所述光源探测器获得的监测信号输出到所述上位机，其中所述监测信号包括如下一种或多种：解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号。其中，所述相位调制器可以为为铌酸锂相位调制器。如图2所示，上述全光纤电流互感器监测系统的基本原理如下：光源发出的光经过耦合器后由起偏器起偏，经调制器完成相位调制并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤电流互感器监测系统，其特征在于，包括全光纤电流互感器测试主机、传感光纤环及上位机，其中：所述全光纤电流互感器测试主机包括光路系统和电路系统，其中所述光路系统包括光源、光源探测器、耦合器以及起偏器，所述光源、光源探测器与所述耦合器的输入端相连，所述起偏器与所述耦合器的输出端相连；所述电路系统包括相位调制器和信号处理系统，所述相位调制器与所述起偏器的输出端相连，所述信号处理系统与所述光源探测器和所述相位调制器相连；所述相位调制器的输出端与延迟环相连，所述延迟环与所述传感光纤环相连；所述信号处理系统还与所述上位机相连，将从所述光源探测器获得的监测信号输出到所述上位机，其中所述监测信号包括如下一种或多种：解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号。

【技术特征摘要】
1.一种全光纤电流互感器监测系统，其特征在于，包括全光纤电流互感器测试主机、传感光纤环及上位机，其中：所述全光纤电流互感器测试主机包括光路系统和电路系统，其中所述光路系统包括光源、光源探测器、耦合器以及起偏器，所述光源、光源探测器与所述耦合器的输入端相连，所述起偏器与所述耦合器的输出端相连；所述电路系统包括相位调制器和信号处理系统，所述相位调制器与所述起偏器的输出端相连，所述信号处理系统与所述光源探测器和所述相位调制器相连；所述相位调制器的输出端与延迟环相连，所述延迟环与所述传感光纤环相连；所述信号处理系统还与所述上位机相连，将从所述光源探测器获得的监测信号输出到所述上位机，其中所述监测信号包括如下一种或多种：解调波形、最小干涉光强、最大干涉光强以及温度补偿信号。2.如权利要求1所述的全光纤电流互感器监测系统，其特征在于，所述信号处理系统包括前置放大电路、模数转换器、FPGA处理模块和外围接口电路，其中所述前置放大电路用于对光源探测器输出的原始模拟信号进行放大；所述模数转换器用于将放大后的模拟信号转换成数字信号；所述FPGA处理模块用于对所述数字信号进行处理，得到所需要的监测信号；所述外围接口电路用于将所述监测信号输出到上位机或其他监测设备。3.如权利要求2所述的全光纤电流互感器监测系统，其特征在于，所述FPGA处理模块包括滤波模块、解调模块、FT3协议模块以及方波调制模块，其中：从所述光源探测器输出的原始模块信号通过前置放大器放大和模数转换器的模数转换并经过滤波模块输出至解调模块，解调模块解调出的信号一路与温度补偿信号叠加后通过FT3协议模块打包输出，另一路通过方波调制模块累加积分后生...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶金金，茅昕，刘晓光，杨笛，李丁珂，孙程，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42