[发明专利]一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力互感器测量技术领域，涉及的是一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法。

背景技术

光纤电流互感器是建立在Farady磁光效应基础上的光学干涉仪，即在闭合光路中从同一光源发出的光波，经过偏振特性处理，形成左右圆偏振特性的两束偏振光，沿相同的方向传播，并汇合至同一探测点而产生干涉；若闭合光路受电流磁场的影响，则左右圆偏振特性的两束偏振光波产生光程差，该光程差对应的Farady相位差与载体电流量成正比。

参见图1，光纤电流互感器的信号处理系统通过对光波相位差进行信号检测处理，得到载体电流量。在信号检测处理方面，光纤电流互感器通过数字闭环反馈系统实时测量光波非互易相位差引起的光波强度变化，获取与非互易相位差成比例关系的被测电流信息。光纤电流互感器克服了电磁式电流互感器所存在的磁滞饱和、波形畸变等弱点，满足现代电力系统对电流测量值可靠性的需求。

目前，光纤电流互感器信号处理方式采用的闭环反馈方式，其信号检测及处理过程描述如下：光源发出的光经过耦合器后由偏振器起偏，形成线偏振光；线偏振光被转变为左旋和右旋的圆偏振光，进入传感光纤；在传感光纤中由于传输电流产生磁场Farady效应，两束圆偏振光以不同的速度传输；经由传感光纤再次通过λ/4波片后，恢复为线偏振光，并在偏振器处发生干涉，干涉光波经过耦合器进入PIN光电检测器。PIN探测器检测干涉信号光强变化，经过光电信号放大、滤波、A/D转换处理之后，送入FPGA/DSP信号处理系统，形成闭环反馈电压信号来调制电光相位调制器，使相位调制器在光纤环中施加非互易的反馈补偿相移，该反馈相移与外部电流导致的Farady相移大小相等、方向相反，使光纤电流互感器闭环系统始终工作在相位零点附近，信号处理系统通过获取该补偿相移的大小，经过比例因子转换得出光纤电流互感器的电流量值信息。

然而，在目前的光纤电流互感器的信号处理系统中，由于D/A转换器、运算放大器等电子器件的温漂及老化、相位调制器半波电压的波动变化等因素导致相位调制通道的增益发生变化，闭环反馈系数发生漂移，出现控制相位误差，进而影响闭环复位精度，直接影响到光纤电流互感器的测量精度、重复性、可靠性等性能。

发明内容

本发明是克服光纤电流互感器现有的控制参数稳定性技术难题，结合光纤电流互感器闭环信号处理技术，而提供一种光纤电流互感器闭环反馈系数稳定方法，该方法可以抑制闭环反馈系数的漂移误差，可以降低对信号处理系统对电子元器件性能的要求。

本发明的技术方案是：

一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法包括以下步骤：

1）将光纤电流互感器的信号处理单元中的光电探测器的数字电压信号引出，引出信号输出端与反馈系数信号处理单元的输入端相连；该反馈系数信号处理单元其处理过程是由时序控制部分、数据处理部分、反馈修正部分组成。

2）将光纤电流互感器信号处理单元中的时序控制信号引出，引出信号输出端与反馈系数信号处理单元的输入端相连；

3）反馈系数信号处理单元选取光纤电流互感器信号处理单元中的2π相位时序控制信号；

4）反馈系数信号处理单元以2π相位时序控制信号为基准，选取信号处理单元中2π相位及相邻的零相位的光电探测器的数字电压信号；

5）在反馈系数信号处理单元，对上述步骤（4）中2π相位及相邻的零相位的光电探测器的数字电压信号值进行对比，产生电压数字量差值；

6）在反馈系数信号处理单元，以上述步骤（5）中的电压数字量差值为误差量，所述反馈系数信号处理单元将误差量传输给光纤电流互感器的信号处理单元，信号处理单元通过相位调制器来修正光纤电流互感器信号处理单元中的反馈回路增益，实现反馈相位精确控制。

本发明的技术效果是：

在现有的光纤电流互感器信号处理过程中，从闭环控制原理出发，构建了反馈控制信号处理系统，整个系统涉及到光电信号处理等方面的子系统，在实际应用中，受温度、器件老化等因素的影响，闭环反馈的系数会发生变化，直接影响到互感器的线性度、可靠性、稳定性；本发明从提高光纤电流互感器反馈系数稳定性的方法入手，通过在光纤电流互感器信号处理过程中引入附加控制单元，优化信号处理方式，控制反馈系数的稳定性，抑制相位漂移，提高闭环反馈调制相位的精度。

附图说明

图1为现有光纤电流互感器结构框图；

图2为本发明一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的系统结构图；

图3为本发明一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法流程图；