應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法及裝置制造方法
【專利摘要】應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法及裝置，屬于電氣測量領(lǐng)域。由如下步驟實(shí)現(xiàn)：1、開始；2、模擬信號輸入；3、電壓信號的轉(zhuǎn)換；4、光信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送；5、光信號的接收；6、光信號的轉(zhuǎn)換；7、電流信號的轉(zhuǎn)換；8、電壓信號的溫度補(bǔ)償；9、結(jié)束。包括由光纖連接的信號發(fā)送單元（1）和信號接收單元（2），信號發(fā)送單元（1）包括依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管以及第一光纖連接器；信號接收單元（2）中第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ)償放大模塊依次連接，溫度傳感器與CPU相連，CPU與補(bǔ)償放大模塊相連。本發(fā)明可通過光纖無衰減的實(shí)現(xiàn)電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬電壓信號的傳遞。
【專利說明】應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法及裝置，屬于電氣測量領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力生產(chǎn)、電力傳輸系統(tǒng)及電力設(shè)備中，電流互感器可用來配合儀表、保護(hù)裝置 等完成電流和電能的測量，是電氣測量領(lǐng)域的基本設(shè)備。電流互感器的高壓側(cè)傳感頭輸出 的是模擬信號，因此要傳輸數(shù)字信號必須在高壓側(cè)設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路，這不僅增加了系統(tǒng) 的復(fù)雜度、功耗，也增加了系統(tǒng)成本；此外，低壓側(cè)得到的是數(shù)字電信號，要想得到模擬信 號，就必須在低壓側(cè)設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換電路，因此低壓側(cè)電路的復(fù)雜度和成本也將增加；更重要 的是，電流互感器在功能上不僅要能完成對高壓側(cè)電流的測量，還要對電力系統(tǒng)發(fā)生故障 時(shí)的故障電流進(jìn)行測量以及實(shí)時(shí)跟蹤，因此，若能將電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬 信號直接傳輸至低壓側(cè)，則可使可測量信號的頻帶更寬，靈敏度更高，能夠?qū)崟r(shí)反映高壓側(cè) 的正常電流和故障電流信號的原始波形，更便于對故障進(jìn)行分析，同時(shí)也使得電流互感器 的電路更簡單、功耗及成本更低。因此將高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬信號直接傳輸至低壓側(cè) 具有重要的實(shí)用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003] 光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾能力強(qiáng)、重量輕、 體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此采用光纖作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高壓側(cè)到低壓側(cè)的數(shù)據(jù)傳輸已成 為目前電子式電流互感器的重要手段。光纖可傳輸數(shù)字信號也可以傳輸模擬信號，根據(jù)光 源器件的發(fā)光特性，當(dāng)流過光源器件的電流在一定范圍內(nèi)時(shí)，該電流與光源的發(fā)光強(qiáng)度(輸 出光功率)呈線性關(guān)系，因此將待傳輸?shù)臄?shù)字/模擬電信號置于光源發(fā)光特性的線性區(qū)內(nèi)對 光源的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，便能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字/模擬信號的傳輸，經(jīng)過光纖后，可在低壓側(cè)得 到數(shù)字/模擬信號。目前實(shí)用化程度較高的電子式電流互感器，其基本原理是將高壓側(cè)的 含有被測電流信息的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再用該數(shù)字電信號對光發(fā)射端光源的發(fā)光 強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，被調(diào)制的光信號經(jīng)光纖傳輸?shù)竭_(dá)低壓側(cè)的光接收端，光接收端用光電檢測 器再將光信號變?yōu)閿?shù)字電信號。
[0004] 然而，由于電流互感器設(shè)備自身（如耦合損耗、光纖衰減等）以及外界（如溫度）的 各種影響，使得在將電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬信號通過光纖傳輸時(shí)，在接收端 得到的模擬信號與原始的模擬信號相比會出現(xiàn)衰減，且對信號衰減的大小是未知的，因此 也就無法知道高壓側(cè)傳感頭輸出的原始模擬電壓信號的大小，這對于測量用電流互感器來 說顯然是不允許的，因此導(dǎo)致在電流互感器中直接傳輸模擬信號無法得到實(shí)際應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐?過光纖無衰減的實(shí)現(xiàn)電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬電壓信號傳遞的應(yīng)用于電流互 感器的模擬電信號傳輸方法，以及一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的應(yīng)用于電流互感器的模擬電 信號傳輸裝置。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號 傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟2001，開始； 通過溫度補(bǔ)償流程完成溫度補(bǔ)償?shù)难b置與電流互感器高壓側(cè)傳感頭連接，開始工作； 步驟2002,模擬信號輸入； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭向信號發(fā)送單元輸入模擬電壓信號； 步驟2003,電壓信號的轉(zhuǎn)換； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸入的模擬電壓信號進(jìn)入電壓轉(zhuǎn)換模塊，由電壓轉(zhuǎn)換模塊 將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號； 步驟2004,光信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號進(jìn)入發(fā)光管內(nèi)，驅(qū)動發(fā)光管發(fā)光實(shí)現(xiàn)電信 號-光信號的轉(zhuǎn)換，然后光信號輸送至第一光纖連接器，并由光纖傳輸至信號接收單元； 步驟2005,光信號的接收； 信號接收單元接收到由信號發(fā)送單元發(fā)出經(jīng)由光纖傳輸來的光信號； 步驟2006,光信號的轉(zhuǎn)換； 信號接收單元接收到光信號之后，將光信號由第二光纖連接器輸出至光電檢測器，通 過光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，實(shí)現(xiàn)光信號-電信號的轉(zhuǎn)換； 步驟2007,電流信號的轉(zhuǎn)換； 由光電檢測器轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號傳輸至電流轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，通過電流轉(zhuǎn)換模塊將 模擬電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號； 步驟2008,電壓信號的溫度補(bǔ)償； 由電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電壓信號繼續(xù)傳輸至補(bǔ)償放大模塊，由補(bǔ)償放大模塊 依據(jù)電壓補(bǔ)償放大流程實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號的還原； 步驟2009,結(jié)束； 經(jīng)還原完成的模擬電壓信號由補(bǔ)償放大模塊輸出。
[0007] 優(yōu)選的，步驟2001中所述的溫度補(bǔ)償流程，包括如下步驟： 步驟1001，開始； 將裝置置于待補(bǔ)償?shù)臏囟认伦銐蜷L的時(shí)間，使信號發(fā)送單元和信號發(fā)送單元的溫度穩(wěn) 定； 步驟1002,輸入標(biāo)準(zhǔn)信號； 通過信號發(fā)生器向信號發(fā)送單元輸入一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的原始模擬電壓信號； 步驟1003,信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由信號發(fā)生器發(fā)出的原始模擬電壓信號在信號發(fā)送單元內(nèi)完成電信號-光信號的轉(zhuǎn) 換，并通過光纖將光信號發(fā)出； 步驟1004,信號的接收及轉(zhuǎn)換； 信號發(fā)送單元通過光纖接收到信號發(fā)送單元發(fā)出的光信號，在信號發(fā)送單元的光電 檢測器內(nèi)完成光信號-電信號的轉(zhuǎn)換，并通過電流轉(zhuǎn)換模塊得到一個(gè)衰減后的模擬電壓信 號； 步驟1005,衰減系數(shù)k的計(jì)算； 將得到的衰減后的模擬電壓信號與由信號發(fā)生器的原始模擬電壓信號比較，計(jì)算出電 壓信號幅值的衰減倍數(shù)，將該衰減倍數(shù)作為該溫度下的衰減系數(shù)k; 步驟1006,是否已完成所有溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償； 判斷是否已完成所有待測溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償，如果已完成，執(zhí)行步驟1007,否則返回步 驟 1001 ; 在進(jìn)行溫度點(diǎn)的選擇時(shí)，可以根據(jù)裝置的實(shí)際工作環(huán)境確定需要補(bǔ)償?shù)臏囟确秶约?在該溫度范圍內(nèi)需要補(bǔ)償?shù)木唧w的溫度點(diǎn)的數(shù)量。
[0008] 步驟1007,結(jié)束； 將所有待測溫度點(diǎn)進(jìn)行完溫度補(bǔ)償之后，將所有溫度點(diǎn)下的衰減系數(shù)寫入CPU內(nèi)。
[0009] 優(yōu)選的，步驟2008中所述的電壓補(bǔ)償放大流程，包括如下步驟： 步驟3001，讀取當(dāng)前溫度值， CPU通過溫度傳感器讀取當(dāng)前的溫度值； 步驟3002,衰減系數(shù)的調(diào)??； (PU讀取到當(dāng)前溫度之后，根據(jù)具體溫度值調(diào)取相應(yīng)溫度下的衰減系數(shù)； 步驟3003,衰減系數(shù)的處理； (PU對前溫度下的衰減系數(shù)k進(jìn)行運(yùn)算，得到一個(gè)對應(yīng)的數(shù)字量； 步驟3004,補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的計(jì)算； 通過D/A轉(zhuǎn)換將由CPU計(jì)算的衰減系數(shù)k的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量成為一個(gè)模擬量的電 壓信號，并將該模擬量的電壓信號作為補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的控制電壓信號； 步驟3005,原始模擬電壓信號的放大及輸出。
[0010] 補(bǔ)償放大模塊接收到CPU輸送的作為放大倍數(shù)的控制電壓信號之后，對由電流轉(zhuǎn) 換模塊轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓信號進(jìn)行相應(yīng)倍數(shù)的放大，實(shí)現(xiàn)原始模擬電壓信號的還原。
[0011] 應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置，包括由光纖連接的信號發(fā)送單元和信 號接收單元，其特征在于：所述的信號發(fā)送單元包括依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管以及 第一光纖連接器；所述的信號接收單元包括第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、 補(bǔ)償放大模塊、CPU以及溫度傳感器，其中第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ) 償放大模塊依次連接，溫度傳感器與CPU相連，CPU與補(bǔ)償放大模塊相連。
[0012] 優(yōu)選的，所述的補(bǔ)償放大模塊由增益可調(diào)放大器實(shí)現(xiàn)。
[0013] 優(yōu)選的，所述的光纖為塑料光纖或石英光纖。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的所具有的有益效果是： 在本發(fā)明的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置方法及裝置中，對本裝置在不 同溫度下的衰減系數(shù)分別進(jìn)行測量可得到各個(gè)溫度下的衰減系數(shù)，將各個(gè)衰減系數(shù)存儲在 (PU中，在信號接收單元用溫度傳感器對裝置當(dāng)前所處環(huán)境的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，根據(jù)當(dāng)前 的溫度查找出相應(yīng)的衰減系數(shù)，最后利用該衰減系數(shù)對信號接收單元接收到的模擬電壓信 號進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償放大，從而最終能在低壓側(cè)的光接收端還原出高壓側(cè)傳感頭輸出的原始模 擬電壓信號，同時(shí)具有精度高，原理簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置進(jìn)行溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法溫度補(bǔ)償流程圖。
[0018] 圖4為應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法工作流程圖。
[0019] 圖5為應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法電壓補(bǔ)償放大流程圖。
[0020] 其中：1、信號發(fā)送單元2、信號接收單元。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1飛是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1飛對本發(fā)明做進(jìn)一步說明： 如圖1所示，應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置（以下簡稱本裝置）包括信號發(fā) 送單元1和信號接收單元2,信號發(fā)送單元1和信號接收單元2通過光纖連接。電流互感器 高壓側(cè)傳感頭(如低功率鐵心線圈）輸出的模擬電壓信號進(jìn)入信號發(fā)送單元1，在信號發(fā)送 單元1內(nèi)完成電信號與光信號的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成的光信號經(jīng)光纖發(fā)送至信號接收單元2,然 后由信號接收單元2完成光信號與電信號的轉(zhuǎn)換以及電壓信號的溫度補(bǔ)償，然后由信號接 收單元2輸出。
[0022] 信號發(fā)送單元1包括依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管以及第一光纖連接器。在 實(shí)際使用時(shí)，由電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬電壓信號VI進(jìn)入電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，通 過電壓轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號VI轉(zhuǎn)換為模擬電流信號II，然后通過模擬電流信號II驅(qū) 動發(fā)光管發(fā)光，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，發(fā)光管可通過大功率LED實(shí)現(xiàn)。光信號耦合進(jìn)入第 一光纖連接器，由第一光纖連接器輸出。電壓轉(zhuǎn)換模塊可通過電阻(或電阻的等效電路）實(shí) 現(xiàn)模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，同時(shí)電阻(或電阻的等效電路）保證驅(qū)動發(fā)光管發(fā)光 的模擬電流的大小在發(fā)光管的"電流一發(fā)光強(qiáng)度"特性的線性區(qū)，則可以利用模擬電流信號 Ii對光源的發(fā)光強(qiáng)度(輸出光功率）進(jìn)行模擬強(qiáng)度的光調(diào)制。
[0023] 信號接收單元2包括第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ)償放大模 塊、CPU以及溫度傳感器。第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ)償放大模塊依次 連接，溫度傳感器與CPU相連，CPU與補(bǔ)償放大模塊相連。在實(shí)際使用時(shí)，第二光纖連接器 接收到由光纖傳輸過來的光信號之后，通過第二光纖連接器將光信號繼續(xù)傳輸至光電檢測 器內(nèi)，由光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號12,轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號12繼續(xù)傳 輸至電流轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，通過電流轉(zhuǎn)換模塊將模擬電流信號12轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號V2,電流 轉(zhuǎn)換模塊同時(shí)可通過電阻(或電阻的等效電路)實(shí)現(xiàn)模擬電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號。光 電檢測器可通過光電二極管或光電三極管實(shí)現(xiàn)。
[0024] 來自電流互感器高壓側(cè)傳感頭的模擬電壓信號進(jìn)入信號發(fā)送單元1之后，依次經(jīng) 過電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管、第一光纖連接器、光纖、第二光纖連接器、光電檢測器以及電流轉(zhuǎn) 換模塊，在每一環(huán)節(jié)內(nèi)均存在不同程度的信號衰減，這其中包括光源的發(fā)光效率損耗、光纖 連接器損耗、光纖衰減損耗、光電檢測器的效率損耗，此外，光纖通信系統(tǒng)中發(fā)光管的發(fā)光 功率、光電檢測器的響應(yīng)度及光纖的衰減損耗在其所處環(huán)境的溫度變化時(shí)也會變化，因此 在實(shí)際使用時(shí)，模擬電壓信號V2相對于模擬電壓信號VI來說是衰減的，且衰減大小隨溫度 變化而變化。為了測量出不同溫度下衰減系數(shù)k的大小，需要在本裝置出廠前對裝置進(jìn)行 溫度補(bǔ)償，在溫度補(bǔ)償時(shí)，在實(shí)際工作現(xiàn)場的不同溫度下，使用信號發(fā)生器代替實(shí)際使用時(shí) 的電路互感器高壓側(cè)傳感頭發(fā)出信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0025] 如圖2所示，進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)哪康臑橛?jì)算出不同溫度下的衰減系數(shù)k并將不同溫 度下餓衰減系數(shù)k寫入CPU內(nèi)。由于衰減系數(shù)k為模擬電壓信號V2與模擬電壓信號VI的 比值，因此在進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，溫度傳感器、CPU以及補(bǔ)償放大模塊不參與衰減系數(shù)k的計(jì) 算。
[0026] 在進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，通過信號發(fā)生器發(fā)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓信號VI'，該標(biāo)準(zhǔn)信號 VI'在信號發(fā)送單元1中轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電流信號為ΙΓ，在信號接收單元2中接收到對 應(yīng)衰減的模擬電流信號12'，并將模擬電流線號12'轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓信號V2'，由此 可以提前計(jì)算出不同溫度下的衰減系數(shù)k=I2' /11'或k=V2' /VI'。當(dāng)衰減系數(shù)k=V2' /VI' 成立時(shí)需要滿足以下條件：模擬電流信號12'轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號V2'時(shí)不進(jìn)行額外放大， 即電流轉(zhuǎn)換模塊使用的電阻(或電阻的等效電路)與信號發(fā)送單元1內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換模塊使用 的電阻(或電阻的等效電路）的阻值相同，此時(shí)模擬電壓信號V2' /VI'的比值也等于衰減系 數(shù)k。
[0027] 對于一個(gè)確定的裝置，包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管、第一光纖連接器、第二光纖連 接器、光電檢測器以及電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)模塊，只要所有元器件的類型、型號是確定的，同時(shí)光纖的 類型、長度也是確定的，且光纖與光纖連接器連接嚴(yán)密可靠，則可認(rèn)為本裝置中衰減系數(shù)k 是一個(gè)常數(shù)，即在相同的溫度下本裝置的衰減系數(shù)k為定值，由此可知當(dāng)裝置確定之后，影 響本裝置衰減系數(shù)k的因素為當(dāng)前環(huán)境溫度值，當(dāng)裝置所處環(huán)境的溫度變化時(shí)，發(fā)光管的 發(fā)光功率、光電檢測器的響應(yīng)度及光纖的衰減損耗也隨之變化，即衰減系數(shù)k也隨之變化。 在將光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用在電流互感器模擬信號傳輸時(shí)，由于電流互感器所處的工作環(huán)境的 溫度往往不斷變化，因而會衰減系數(shù)k也會不斷變化，并進(jìn)一步影響模擬電信號傳輸時(shí)的 衰減程度，但是對于一個(gè)確定的光纖通信系統(tǒng)，其衰減系數(shù)k僅與溫度有關(guān)，因此，只要知 道本裝置在不同溫度時(shí)對信號的衰減系數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)在光接收端將來自電流互感器高壓側(cè) 傳感頭輸出的原始模擬電信號進(jìn)行還原。因此在實(shí)際使用中，由電流轉(zhuǎn)換模塊輸出的模擬 電壓信號V2需經(jīng)過補(bǔ)償放大模塊，由溫度傳感器、CPU以及補(bǔ)償放大模塊配合對模擬電壓 信號V2進(jìn)行溫度補(bǔ)償之后，將模擬電壓信號V2還原為最初由電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸 入的模擬電壓信號VI。在本裝置中，補(bǔ)償放大模塊由增益可調(diào)的放大器實(shí)現(xiàn)。
[0028] 針對不同溫度下衰減系數(shù)k值不同的特性，通過溫度補(bǔ)償流程對本裝置進(jìn)行溫度 測試，以保證在不同溫度下由補(bǔ)償放大模塊輸出的模擬電壓信號V2等于模擬信號VI。溫度 補(bǔ)償流程在裝置出廠前在實(shí)驗(yàn)室或工廠內(nèi)完成，如圖3所示，上述的溫度補(bǔ)償流程，包括如 下步驟： 步驟1001，開始； 將裝置置于待補(bǔ)償?shù)臏囟认伦銐蜷L的時(shí)間，使信號發(fā)送單元1和信號接收單元2的溫 度穩(wěn)定； 步驟1002,輸入標(biāo)準(zhǔn)信號； 通過信號發(fā)生器向信號發(fā)送單元1輸入一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的原始模擬電壓信號； 步驟1003,信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由信號發(fā)生器發(fā)出的原始模擬電壓信號在信號發(fā)送單元1內(nèi)完成電信號-光信號的轉(zhuǎn) 換，并通過光纖將光信號發(fā)出； 步驟1004,信號的接收及轉(zhuǎn)換； 信號接收單元2通過光纖接收到信號發(fā)送單元1發(fā)出的光信號，在信號接收單元2的 光電檢測器內(nèi)完成光信號-電信號的轉(zhuǎn)換，并通過電流轉(zhuǎn)換模塊得到一個(gè)衰減后的模擬電 壓信號； 步驟1005,衰減系數(shù)k的計(jì)算； 將得到的衰減后的模擬電壓信號與由信號發(fā)生器的原始模擬電壓信號比較，計(jì)算出電 壓信號幅值的衰減倍數(shù)，將該衰減倍數(shù)作為該溫度下的衰減系數(shù)k ; 步驟1006,是否已完成所有溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償； 判斷是否已完成所有待測溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償，如果已完成，執(zhí)行步驟1007,否則返回步 驟 1001 ; 在進(jìn)行溫度點(diǎn)的選擇時(shí)，可以根據(jù)裝置的實(shí)際工作環(huán)境確定需要補(bǔ)償?shù)臏囟确秶约?在該溫度范圍內(nèi)需要補(bǔ)償?shù)木唧w的溫度點(diǎn)的數(shù)量。
[0029] 步驟1007,結(jié)束； 將所有待測溫度點(diǎn)進(jìn)行完溫度補(bǔ)償之后，將所有溫度點(diǎn)下的衰減系數(shù)寫入CPU內(nèi)，在 CPU內(nèi)形成"溫度-衰減系數(shù)表格"。
[0030] 如上述可知，裝置的溫度補(bǔ)償工作在裝置出廠前完成。本裝置在出廠后的實(shí)際應(yīng) 用時(shí)配合電流互感器高壓側(cè)傳感頭(鐵芯或空心線圈）使用，由于電流互感器高壓側(cè)傳感頭 輸出的電壓信號為頻率為50Hz的正弦信號，所以設(shè)備在出廠前進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算各個(gè)溫 度下的衰減系數(shù)k時(shí)，通過信號發(fā)生器向信號發(fā)送單元1發(fā)出的用以作為標(biāo)準(zhǔn)的原始模擬 電壓信號VI'為正弦信號，其頻率為50Hz，且該正弦信號的幅度已知（如峰峰值為IV)。該 正弦信號在經(jīng)過光纖傳輸之后經(jīng)過各處的衰減，在信號接收單元2內(nèi)的電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換 得到的模擬電壓信號V2'依然為頻率為50Hz的正弦波信號，且其峰峰值小于施加的原始 標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓信號VI'的峰峰值(若該正弦信號未被額外放大)，此時(shí)即可計(jì)算出衰減系數(shù) k=V2'/Vl'。計(jì)算出的衰減系數(shù)k其實(shí)就是在同一溫度下在實(shí)際現(xiàn)場工作的信號接收單元2 中的模擬電壓信號V2與電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬電壓信號VI的比值，即V2'/ Vl'= V2/V1，因此現(xiàn)場中實(shí)際的電壓信號的衰減是可以提前計(jì)算出來的。在相同的溫度下， 實(shí)際電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸出的模擬電壓信號VI及對應(yīng)的V2其實(shí)只是信號發(fā)生器施 加的標(biāo)準(zhǔn)信號VI'及對應(yīng)的V2'的若干倍，但無論VI及V2怎么變，兩者的比值是不變的， 即 V2/V1=k=V2' /VI'。那么在設(shè)備出廠前將所有溫度點(diǎn)測試完成并寫入CPU內(nèi)之后，在出 廠后直接在現(xiàn)場將裝置與電流互感器高壓側(cè)傳感頭連接即可。
[0031] 在對裝置完成溫度補(bǔ)償工作后，在實(shí)際工作時(shí)遵循工作流程，如圖4所示，應(yīng)用于 電流互感器的模擬電信號傳輸方法的工作流程，包括如下步驟： 步驟2001，開始； 通過溫度補(bǔ)償流程完成溫度補(bǔ)償?shù)难b置與電流互感器高壓側(cè)傳感頭連接，開始工作； 步驟2002,模擬信號輸入； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭向信號發(fā)送單元1輸入模擬電壓信號； 步驟2003,電壓信號的轉(zhuǎn)換； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸入的模擬電壓信號進(jìn)入電壓轉(zhuǎn)換模塊，由電壓轉(zhuǎn)換模塊 將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號； 步驟2004,光信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號進(jìn)入發(fā)光管內(nèi)，驅(qū)動發(fā)光管發(fā)光實(shí)現(xiàn)電信 號-光信號的轉(zhuǎn)換，然后光信號輸送至第一光纖連接器，并由光纖傳輸至信號接收單元2; 步驟2005,光信號的接收； 信號接收單元2接收到由信號發(fā)送單元1發(fā)出經(jīng)由光纖傳輸來的光信號； 步驟2006,光信號的轉(zhuǎn)換； 信號接收單元2接收到光信號之后，將光信號由第二光纖連接器輸出至光電檢測器， 通過光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，實(shí)現(xiàn)光信號-電信號的轉(zhuǎn)換； 步驟2007,電流信號的轉(zhuǎn)換； 由光電檢測器轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號傳輸至電流轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，通過電流轉(zhuǎn)換模塊將 模擬電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號； 步驟2008,電壓信號的溫度補(bǔ)償； 由電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電壓信號繼續(xù)傳輸至補(bǔ)償放大模塊，由補(bǔ)償放大模塊 依據(jù)電壓補(bǔ)償放大流程實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號的還原； 步驟2009,結(jié)束； 經(jīng)還原完成的模擬電壓信號由補(bǔ)償放大模塊輸出。
[0032] 如圖5所示，上述的電壓補(bǔ)償放大流程，包括如下步驟： 步驟3001，讀取當(dāng)前溫度值， CPU通過溫度傳感器讀取當(dāng)前的溫度值； 步驟3002,衰減系數(shù)的調(diào)取； (PU讀取到當(dāng)前溫度之后，根據(jù)具體溫度值調(diào)取相應(yīng)溫度下的衰減系數(shù)； 步驟3003,衰減系數(shù)的處理； (PU對前溫度下的衰減系數(shù)k進(jìn)行運(yùn)算，得到一個(gè)對應(yīng)的數(shù)字量； 步驟3004,補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的計(jì)算； 通過D/A轉(zhuǎn)換將由CPU計(jì)算的衰減系數(shù)k的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量成為一個(gè)模擬量的電 壓信號，并將該模擬量的電壓信號作為補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的控制電壓信號； 步驟3005,原始模擬電壓信號的放大及輸出。
[0033] 補(bǔ)償放大模塊接收到CPU輸送的作為放大倍數(shù)的控制電壓信號之后，對由電流轉(zhuǎn) 換模塊轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓信號進(jìn)行相應(yīng)倍數(shù)的放大，實(shí)現(xiàn)原始模擬電壓信號的還原。 [0034] 補(bǔ)償放大模塊將電流轉(zhuǎn)換模塊傳輸?shù)哪M電壓信號放大Ι/k倍，實(shí)現(xiàn)由電流互感 器高壓側(cè)傳感頭輸入的原始模擬電壓信號的還原。
[0035] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟2001，開始； 通過溫度補(bǔ)償流程完成溫度補(bǔ)償?shù)难b置與電流互感器高壓側(cè)傳感頭連接，開始工作； 步驟2002,模擬信號輸入； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭向信號發(fā)送單元（1)輸入模擬電壓信號； 步驟2003,電壓信號的轉(zhuǎn)換； 由電流互感器高壓側(cè)傳感頭輸入的模擬電壓信號進(jìn)入電壓轉(zhuǎn)換模塊，由電壓轉(zhuǎn)換模塊 將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號； 步驟2004,光信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號進(jìn)入發(fā)光管內(nèi)，驅(qū)動發(fā)光管發(fā)光實(shí)現(xiàn)電信 號-光信號的轉(zhuǎn)換，然后光信號輸送至第一光纖連接器，并由光纖傳輸至信號接收單元 (2)； 步驟2005,光信號的接收； 信號接收單元（2)接收到由信號發(fā)送單元（1)發(fā)出經(jīng)由光纖傳輸來的光信號； 步驟2006,光信號的轉(zhuǎn)換； 信號接收單元（2 )接收到光信號之后，將光信號由第二光纖連接器輸出至光電檢測器， 通過光電檢測器將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，實(shí)現(xiàn)光信號-電信號的轉(zhuǎn)換； 步驟2007,電流信號的轉(zhuǎn)換； 由光電檢測器轉(zhuǎn)換完成的模擬電流信號傳輸至電流轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，通過電流轉(zhuǎn)換模塊將 模擬電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號； 步驟2008,電壓信號的溫度補(bǔ)償； 由電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換完成的模擬電壓信號繼續(xù)傳輸至補(bǔ)償放大模塊，由補(bǔ)償放大模塊 依據(jù)電壓補(bǔ)償放大流程實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號的還原； 步驟2009,結(jié)束； 經(jīng)還原完成的模擬電壓信號由補(bǔ)償放大模塊輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法，其特征在于：步 驟2001中所述的溫度補(bǔ)償流程，包括如下步驟： 步驟1001，開始； 將裝置置于待補(bǔ)償?shù)臏囟认伦銐蜷L的時(shí)間，使信號發(fā)送單元（1)和信號接收單元（2) 的溫度穩(wěn)定； 步驟1002,輸入標(biāo)準(zhǔn)信號； 通過信號發(fā)生器向信號發(fā)送單元（1)輸入一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的原始模擬電壓信號； 步驟1003,信號的轉(zhuǎn)換及發(fā)送； 由信號發(fā)生器發(fā)出的原始模擬電壓信號在信號發(fā)送單元（1)內(nèi)完成電信號-光信號的 轉(zhuǎn)換，并通過光纖將光信號發(fā)出； 步驟1004,信號的接收及轉(zhuǎn)換； 信號接收單元（2)通過光纖接收到信號發(fā)送單元（1)發(fā)出的光信號，在信號接收單元 (2)的光電檢測器內(nèi)完成光信號-電信號的轉(zhuǎn)換，并通過電流轉(zhuǎn)換模塊得到一個(gè)衰減后的 模擬電壓信號； 步驟1005,衰減系數(shù)k的計(jì)算； 將得到的衰減后的模擬電壓信號與由信號發(fā)生器的原始模擬電壓信號比較，計(jì)算出電 壓信號幅值的衰減倍數(shù)，將該衰減倍數(shù)作為該溫度下的衰減系數(shù)k ; 步驟1006,是否已完成所有溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償； 判斷是否已完成所有待測溫度點(diǎn)的溫度補(bǔ)償，如果已完成，執(zhí)行步驟1007,否則返回步 驟 1001 ; 在進(jìn)行溫度點(diǎn)的選擇時(shí)，可以根據(jù)裝置的實(shí)際工作環(huán)境確定需要補(bǔ)償?shù)臏囟确秶约?在該溫度范圍內(nèi)需要補(bǔ)償?shù)木唧w的溫度點(diǎn)的數(shù)量； 步驟1007,結(jié)束； 將所有待測溫度點(diǎn)進(jìn)行完溫度補(bǔ)償之后，將所有溫度點(diǎn)下的衰減系數(shù)寫入CPU內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法，其特征在于：步 驟2008中所述的電壓補(bǔ)償放大流程，包括如下步驟： 步驟3001，讀取當(dāng)前溫度值， CPU通過溫度傳感器讀取當(dāng)前的溫度值； 步驟3002,衰減系數(shù)的調(diào)取； (PU讀取到當(dāng)前溫度之后，根據(jù)具體溫度值調(diào)取相應(yīng)溫度下的衰減系數(shù)； 步驟3003,衰減系數(shù)的處理； (PU對前溫度下的衰減系數(shù)k進(jìn)行運(yùn)算，得到一個(gè)對應(yīng)的數(shù)字量； 步驟3004,補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的計(jì)算； 通過D/A轉(zhuǎn)換將由CPU計(jì)算的衰減系數(shù)k的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量成為一個(gè)模擬量的電 壓信號，并將該模擬量的電壓信號作為補(bǔ)償放大模塊放大倍數(shù)的控制電壓信號； 步驟3005,原始模擬電壓信號的放大及輸出； 補(bǔ)償放大模塊接收到CPU輸送的作為放大倍數(shù)的控制電壓信號之后，對由電流轉(zhuǎn)換模 塊轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓信號進(jìn)行相應(yīng)倍數(shù)的放大，實(shí)現(xiàn)原始模擬電壓信號的還原。
4. 用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1~3所述的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸方法的裝置， 包括由光纖連接的信號發(fā)送單元（1)和信號接收單元（2)，其特征在于：所述的信號發(fā)送單 元（1)包括依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光管以及第一光纖連接器；所述的信號接收單元 (2)包括第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ)償放大模塊、CPU以及溫度傳感器， 其中第二光纖連接器、光電檢測器、電流轉(zhuǎn)換模塊、補(bǔ)償放大模塊依次連接，溫度傳感器與 (PU相連，CPU與補(bǔ)償放大模塊相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置，其特征在于：所 述的補(bǔ)償放大模塊由增益可調(diào)放大器實(shí)現(xiàn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于電流互感器的模擬電信號傳輸裝置，其特征在于：所 述的光纖為塑料光纖或石英光纖。
【文檔編號】G01R15/22GK104122427SQ201410379248
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】王瑋, 徐丙垠, 賈明娜, 王敬華, 王俊江, 張新慧 申請人:山東理工大學(xué), 青島科匯電氣有限公司, 山東科匯電力自動化股份有限公司