本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器。

背景技術(shù)：

全光纖電流互感器是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與電能計量的重要設(shè)備，用來測量傳輸中的電流大小，并將測量到的電流大小發(fā)送至測量儀器和繼電保護(hù)裝置。其基于法拉第磁光效應(yīng)及安培環(huán)路定律，采用數(shù)字控制技術(shù)，具有安全、準(zhǔn)確、交直流兼容測量等特點，適應(yīng)智能電網(wǎng)的新需求?，F(xiàn)有的全光纖電流互感器(FOCT)采用了單一光路、單路AD采樣、數(shù)字閉環(huán)的回路方案，如圖1所示常用結(jié)構(gòu)，在光路中，光源1依次經(jīng)分束器2后進(jìn)入相位調(diào)制模塊3進(jìn)行相位調(diào)制，并在光纖延遲環(huán)4和傳感光纖環(huán)5中傳播，經(jīng)傳感光纖環(huán)5端面的反射鏡6反射后，返回光經(jīng)光纖延遲環(huán)4、相位調(diào)制模塊3和分束器2的傳播后，攜帶相位差信息的光進(jìn)入光電探測器7轉(zhuǎn)為電信號；再由單路AD轉(zhuǎn)換電路對電信號進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行信號處理，并通過單路DA轉(zhuǎn)換電路連接相位調(diào)制模塊3進(jìn)行反饋閉環(huán)，由于傳感光纖環(huán)5設(shè)置于導(dǎo)體磁場中發(fā)生法拉第磁光效應(yīng)，相位差與導(dǎo)體中的磁場強(qiáng)度成正比，而磁場強(qiáng)度與電流強(qiáng)度成正比，從而數(shù)據(jù)處理單元得到被測電流的大小并輸出。上述全光纖電流互感器的其準(zhǔn)確度性能已能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.2級要求，但在要求互感器雙重化配置、雙AD采樣的電力應(yīng)用場合則顯出設(shè)計不足，用戶通常只能使用兩臺或多臺FOCT產(chǎn)品一起組合安裝，才能滿足配置要求。

Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，為保證繼電保護(hù)裝置中互感器雙重化配置要求，每套FOCT設(shè)備(即全光纖電流互感器)內(nèi)宜配置四個保護(hù)用傳感元件(即傳感光纖環(huán))，由四路獨立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集(單AD系統(tǒng)，即AD轉(zhuǎn)換電路)，每兩路采樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過各自通道輸出至同一MU，如圖2所示。顯然，如選用圖1中方案的FOCT產(chǎn)品(即全光纖電流互感器)，則需要用四套獨立的FOCT產(chǎn)品一起安裝，才能組裝成一套符合該技術(shù)規(guī)范的雙重化要求的FOCT設(shè)備。這種配置方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積巨大、安裝繁瑣、成本奇高，在變電站里大批量裝備時不具備良好的實施性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有的全光纖電流互感器雙重化設(shè)計不足在配置應(yīng)用時實施性差等問題，提供一種基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，采用單一光路，雙AD采樣、雙DA反饋調(diào)制數(shù)字閉環(huán)的回路，解決FOCT雙重化配置的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低和集成度高等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，包括設(shè)置有一個傳感光纖環(huán)的光路以及電路，所述光路中的光電探測器和相位調(diào)制模塊連同電路共同形成閉環(huán)回路，其特征在于，所述電路包括兩個AD轉(zhuǎn)換電路、兩個DA轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)據(jù)處理單元，兩個AD轉(zhuǎn)換電路均與光路中的光電探測器相連，兩個AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出進(jìn)行獨立采樣后將兩路采樣數(shù)據(jù)均輸出至數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元基于時分復(fù)用技術(shù)對兩路采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理生成兩路解調(diào)處理信號并依次輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，所述兩個DA轉(zhuǎn)換電路均連接至光路中的相位調(diào)制模塊從而分別利用兩個DA轉(zhuǎn)換電路在相位調(diào)制模塊上進(jìn)行光信號的相位分時調(diào)制和閉環(huán)反饋，所述數(shù)據(jù)處理單元分別獲得兩路測量電流數(shù)據(jù)再輸出以實現(xiàn)雙重化配置要求。

所述數(shù)據(jù)處理單元將一個時間段劃分為若干子時間段并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行兩路采樣數(shù)據(jù)的分時解調(diào)處理，并依次輪流輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。

所述數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的時間段劃分及處理模塊、閉環(huán)解調(diào)模塊和閉環(huán)運算處理模塊，所述時間段劃分及處理模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路和兩個DA轉(zhuǎn)換電路，所述時間段劃分及處理模塊將一個解調(diào)時間段劃分為若干個解調(diào)子時間段，所述閉環(huán)解調(diào)模塊將各解調(diào)子時間段內(nèi)輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理得到兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)后輸入至閉環(huán)運算處理模塊并將兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均發(fā)送至?xí)r間段劃分及處理模塊，所述時間段劃分及處理模塊還將接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均分別進(jìn)行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，所述閉環(huán)運算處理模塊按照用戶要求的采樣率統(tǒng)一輸出兩路測量電流數(shù)據(jù)。

所述時間段劃分及處理模塊包括時間段劃分模塊、偏置方波生成模塊、階梯波生成模塊和疊加處理模塊，所述時間段劃分模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路、兩個DA轉(zhuǎn)換電路和閉環(huán)解調(diào)模塊并且所述時間段劃分模塊將一個解調(diào)時間段劃分為若干個解調(diào)子時間段，所述偏置方波生成模塊生成偏置方波，所述階梯波生成模塊與閉環(huán)解調(diào)模塊相連用于對接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理生成兩路階梯波，所述階梯波生成模塊生成的兩路階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊輪流進(jìn)行階梯波和方波的疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。

所述數(shù)據(jù)處理單元將一個解調(diào)周期劃分為若干個解調(diào)子周期并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行兩路采樣數(shù)據(jù)的分時解調(diào)處理，并依次輪流輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。

所述數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的周期劃分及處理模塊、閉環(huán)解調(diào)模塊和閉環(huán)運算處理模塊，所述周期劃分及處理模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路和兩個DA轉(zhuǎn)換電路，所述周期劃分及處理模塊將一個解調(diào)周期劃分為若干個解調(diào)子周期，所述閉環(huán)解調(diào)模塊將各解調(diào)子周期內(nèi)輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理得到兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)后輸入至閉環(huán)運算處理模塊并將兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均發(fā)送至周期劃分及處理模塊，所述周期劃分及處理模塊還將接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均分別進(jìn)行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，所述閉環(huán)運算處理模塊按照用戶要求的采樣率統(tǒng)一輸出兩路測量電流數(shù)據(jù)。

所述閉環(huán)運算處理模塊包括依次連接的閉環(huán)溫度修正處理模塊和閉環(huán)比例修正處理模塊，所述閉環(huán)溫度修正處理模塊與閉環(huán)解調(diào)模塊相連。

所述光路中的光電探測器包括第一光電探測器和第二光電探測器，所述兩個AD轉(zhuǎn)換電路包括第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路，所述第一光電探測器與第一AD轉(zhuǎn)換電路相連，所述第二光電探測器與第二AD轉(zhuǎn)換電路相連。

所述光路包括依次連接的光源、第一分束器、相位調(diào)制模塊和光纖延遲環(huán)，所述相位調(diào)制模塊包括第一相位調(diào)制模塊、第二相位調(diào)制模塊和第二分束器，所述第一相位調(diào)制模塊的兩端分別連接第一分束器的一個管腳和第二分束器的一個管腳，所述第二相位調(diào)制模塊的兩端分別連接第一分束器的另一個管腳和第二分束器的另一個管腳，所述第二分束器的第三個管腳連接光纖延遲環(huán)；所述兩個DA轉(zhuǎn)換電路包括第一DA轉(zhuǎn)換電路和第二DA轉(zhuǎn)換電路，所述第一DA轉(zhuǎn)換電路連接第一相位調(diào)制模塊，所述第二DA轉(zhuǎn)換電路連接第二相位調(diào)制模塊。

所述第一相位調(diào)制模塊包括相互連接的第一起偏器和第一直波導(dǎo)，所述第一分束器與第一起偏器相連，所述第一直波導(dǎo)與第二分束器相連，所述第一DA轉(zhuǎn)換電路連接第一直波導(dǎo)；所述第二相位調(diào)制模塊包括相互連接的第二起偏器和第二直波導(dǎo)，所述第一分束器與第二起偏器相連，所述第二直波導(dǎo)與第二分束器相連，所述第二DA轉(zhuǎn)換電路連接第二直波導(dǎo)；

或，所述第一相位調(diào)制模塊包括第一Y波導(dǎo)和第三分束器，所述第一分束器的一個管腳連接第一Y波導(dǎo)的合路端，所述第一Y波導(dǎo)的一個分路端0°熔接至第三分束器的一個管腳，所述第一Y波導(dǎo)的另一個分路端0°或90°熔接至第三分束器的另一個管腳，所述第三分束器的第三個管腳連接第二分束器的一個管腳；所述第二相位調(diào)制模塊包括第二Y波導(dǎo)和第四分束器，所述第一分束器的另一個管腳連接第二Y波導(dǎo)的合路端，所述第二Y波導(dǎo)的一個分路端0°熔接至第四分束器的一個管腳，所述第二Y波導(dǎo)的另一個分路端0°或90°熔接至第四分束器的另一個管腳；所述第四分束器的第三個管腳連接第二分束器的另一個管腳。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明提供的基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，電路包括兩個AD轉(zhuǎn)換電路、兩個DA轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)據(jù)處理單元，即采用單一光路，雙AD采樣、雙DA反饋調(diào)制數(shù)字閉環(huán)的回路，兩個AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出進(jìn)行獨立采樣后，由數(shù)據(jù)處理單元基于時分復(fù)用技術(shù)對兩路采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理生成兩路解調(diào)處理信號并依次輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)處理單元分別獲得兩路測量電流數(shù)據(jù)再輸出，數(shù)據(jù)處理單元分時依次輪流對AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理，分時進(jìn)行兩路AD采樣，DA調(diào)制，輸出兩路互相獨立、互不干擾的互感器數(shù)據(jù)，以集成的方式同時實現(xiàn)了兩臺獨立FOCT產(chǎn)品的功能，在應(yīng)用中只需一套本發(fā)明FOCT產(chǎn)品將數(shù)據(jù)處理單元輸出的兩路FOCT數(shù)據(jù)連接MU即可，避免了現(xiàn)有技術(shù)四臺獨立的FOCT產(chǎn)品一起安裝導(dǎo)致的配置復(fù)雜、體積巨大以及成本高等問題，能夠解決FOCT雙重化配置的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低和集成度高等優(yōu)點，在變電站里大批量裝備時具有良好的實施性。分時解調(diào)處理并最終輸出的是兩路測量電流數(shù)據(jù)，即兩個通道的電流測量數(shù)據(jù)，可得到時分復(fù)用算法的時序，閉環(huán)解調(diào)出來的電流值，若劃分工作時間短則精度低，可不用于電能計量、繼電保護(hù)；若劃分的工作時間長則精度高、穩(wěn)定性好，可用于電能計量、繼電保護(hù)。

本發(fā)明所述的基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器中數(shù)據(jù)處理單元可以將一個時間段劃分為若干子時間段并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，也可以將一個解調(diào)周期劃分為若干個解調(diào)子周期并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，具體可根據(jù)需要靈活劃分，如將一個時間段劃分為兩個子時間段或?qū)⒁粋€解調(diào)周期劃分為兩個解調(diào)子周期，分別對應(yīng)兩路的AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路，也可以將一個時間段劃分為三個子時間段或?qū)⒁粋€解調(diào)周期劃分為三個以上的解調(diào)子周期，數(shù)據(jù)處理單元按照時序劃分依次輪流讀取兩路AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行兩路采樣數(shù)據(jù)的分時解調(diào)處理，并依次輪流輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，輸出兩路電流值用于電能測量、繼電保護(hù)。

優(yōu)選設(shè)置閉環(huán)運算處理模塊包括依次連接的閉環(huán)溫度修正處理模塊和閉環(huán)比例修正處理模塊，閉環(huán)溫度修正處理模塊能夠?qū)﹂]環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)在高低溫下的變化誤差修正，閉環(huán)比例修正處理模塊能夠?qū)﹂]環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)與一次電流之間的變比誤差修正，保證互感器在保護(hù)電流下能夠滿足復(fù)合誤差的要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的全光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有的全光纖電流互感器在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的配置結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為數(shù)據(jù)處理單元采用時分復(fù)用算法的時序圖。

圖6為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8a和圖8b為相位調(diào)制模塊的兩種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號列示如下：

1－光源；2－分束器；21－第一分束器；22－第二分束器；23－第三分束器；3－相位調(diào)制模塊；31－第一相位調(diào)制模塊；32－第二相位調(diào)制模塊；311－Y波導(dǎo)；312－直波導(dǎo)；313－起偏器；4－光纖延遲環(huán)；5－傳感光纖環(huán)；6－反射鏡；7－光電探測器；71－第一光電探測器；72－第二光電探測器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。

本發(fā)明涉及一種基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，用于電力系統(tǒng)中的電流測量，其包括光路部分和電路部分(簡稱光路和電路)，如圖3所示，光路包括光源1、分光器件(可采用分束器2，也可以采用耦合器、環(huán)形器等)、相位調(diào)制模塊3、光纖延遲環(huán)4和傳感光纖環(huán)5和光電探測器7，電路通常集成在電路板上(可稱為信號處理電路板)，光路中設(shè)置一個傳感光纖環(huán)5，傳感光纖環(huán)5的一端有反射鏡6，光路中的光電探測器7和相位調(diào)制模塊3連同電路共同形成閉環(huán)回路。針對電路：電路包括兩個AD轉(zhuǎn)換電路、兩個DA轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)據(jù)處理單元，兩個AD轉(zhuǎn)換電路均與光路中的光電探測器7相連，兩個AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出進(jìn)行獨立采樣后將兩路采樣數(shù)據(jù)均輸出至數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元基于時分復(fù)用技術(shù)對兩路采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理生成兩路解調(diào)處理信號并依次輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，兩個DA轉(zhuǎn)換電路均連接至光路中的相位調(diào)制模塊3從而分別利用兩個DA轉(zhuǎn)換電路在相位調(diào)制模塊3上進(jìn)行光信號的相位分時調(diào)制和閉環(huán)反饋，數(shù)據(jù)處理單元分別獲得兩路測量電流數(shù)據(jù)再輸出FOCT數(shù)據(jù)以實現(xiàn)雙重化配置要求。

本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路具有特定結(jié)構(gòu)，包括雙AD轉(zhuǎn)換電路和雙DA轉(zhuǎn)換電路，還具有特定工作的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)選將一個時間段劃分為若干子時間段并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行兩路采樣數(shù)據(jù)的分時解調(diào)處理，并依次輪流輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中，數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的時間段劃分及處理模塊、閉環(huán)解調(diào)模塊和閉環(huán)運算處理模塊，時間段劃分及處理模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路和兩個DA轉(zhuǎn)換電路，時間段劃分及處理模塊將一個解調(diào)時間段劃分為若干個解調(diào)子時間段，閉環(huán)解調(diào)模塊將各解調(diào)子時間段內(nèi)輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理得到兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)后輸入至閉環(huán)運算處理模塊并將兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均發(fā)送至?xí)r間段劃分及處理模塊，即時間段劃分及處理模塊和閉環(huán)解調(diào)模塊之間為雙向傳輸，時間段劃分及處理模塊除了進(jìn)行調(diào)制解調(diào)時間段劃分外，還將接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均分別進(jìn)行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，閉環(huán)運算處理模塊按照用戶要求的采樣率統(tǒng)一輸出兩路測量電流數(shù)據(jù)。時間段劃分及處理模塊的工作原理是將一個解調(diào)時間段τ劃分為n個解調(diào)子時間段τ₁、τ₂……τ_n，各解調(diào)子時間段的時間可相同或者不同，也就是說，時間段劃分及處理模塊可根據(jù)需要將解調(diào)時間段進(jìn)行靈活劃分，在每個解調(diào)子時間段內(nèi)進(jìn)行單獨解調(diào)，各解調(diào)子時間段之間相互獨立，每個解調(diào)子時間段為閉環(huán)解調(diào)方式。例如，時間段劃分及處理模塊將一個解調(diào)時間段τ平均劃分為兩個解調(diào)子時間段τ₁和τ₂，此時數(shù)據(jù)處理單元在τ₁內(nèi)讀取第一個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號解調(diào)后輸出至第一個DA轉(zhuǎn)換電路，再在相位調(diào)制模塊1上進(jìn)行光信號的相位調(diào)制和反饋閉環(huán)，數(shù)據(jù)處理單元獲取一個通道的FOCT數(shù)據(jù)；在τ₂內(nèi)讀取第二個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號解調(diào)后輸出至第二個DA轉(zhuǎn)換電路，再在相位調(diào)制模塊上進(jìn)行光信號的相位調(diào)制和反饋閉環(huán)，數(shù)據(jù)處理單元獲取第二個通道的FOCT數(shù)據(jù)。若時間段劃分及處理模塊將一個解調(diào)時間段τ劃分為n個解調(diào)子時間段τ₁、τ₂……τ_n時是依次輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，如此持續(xù)反復(fù)?？山?jīng)閉環(huán)運算處理模塊進(jìn)行如溫度修正以及比例修正等處理，根據(jù)用戶要求，按照規(guī)定的采樣率，統(tǒng)一輸出包含兩個通道數(shù)據(jù)的FOCT數(shù)據(jù)幀，最終實現(xiàn)了雙重化配置、雙AD采樣的應(yīng)用需求，輸出的電流數(shù)據(jù)用于電能計量、繼電保護(hù)。

優(yōu)選地，設(shè)置時間段劃分及處理模塊包括時間段劃分模塊、偏置方波生成模塊、階梯波生成模塊和疊加處理模塊，如圖6所示電路的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，時間段劃分模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路、兩個DA轉(zhuǎn)換電路和閉環(huán)解調(diào)模塊并且時間段劃分模塊將一個解調(diào)時間段劃分為若干個解調(diào)子時間段，偏置方波生成模塊生成偏置方波，階梯波生成模塊與閉環(huán)解調(diào)模塊相連用于對接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理生成兩路階梯波，階梯波生成模塊生成的兩路階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊輪流進(jìn)行階梯波和方波的疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。閉環(huán)解調(diào)模塊在τ₁內(nèi)讀取第一個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行信號解調(diào)得到一路的閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，階梯波生成模塊對該路的閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成一路階梯波，該路階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊進(jìn)行階梯波和方波的疊加處理后作為一路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)輸入至第一個DA轉(zhuǎn)換電路；閉環(huán)解調(diào)模塊在τ₂內(nèi)讀取第二個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行信號解調(diào)得到另一路的閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，階梯波生成模塊對該第二路的閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成第二路階梯波，該路階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊進(jìn)行階梯波和方波的疊加處理后作為第二路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)輸入至第二個DA轉(zhuǎn)換電路；閉環(huán)解調(diào)模塊同時也將解調(diào)得到的閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)輸入至閉環(huán)運算處理模塊再輸出。

數(shù)據(jù)處理單元還可以將一個解調(diào)周期劃分為若干個解調(diào)子周期并按照劃分時序輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行兩路采樣數(shù)據(jù)的分時解調(diào)處理，并依次輪流輸出至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路。此時，優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理單元包括依次連接的周期劃分及處理模塊、閉環(huán)解調(diào)模塊和閉環(huán)運算處理模塊，周期劃分及處理模塊同時連接兩個AD轉(zhuǎn)換電路和兩個DA轉(zhuǎn)換電路，周期劃分及處理模塊將一個解調(diào)周期劃分為若干個解調(diào)子周期，閉環(huán)解調(diào)模塊將各解調(diào)子周期內(nèi)輪流讀取兩個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分時解調(diào)處理得到兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)后輸入至閉環(huán)運算處理模塊并將兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均發(fā)送至周期劃分及處理模塊，也就是說，按照時序劃分情況，比如在第一個子周期讀取第一個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)處理得到第一路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，在第二個子周期讀取第二個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)處理得到第二路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，在第三個子周期又讀取第一個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)處理得到第一路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，在第四個子周期讀取第二個AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)處理得到第二路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)，如此持續(xù)反復(fù)。周期劃分及處理模塊還將接收的兩路閉環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)均分別進(jìn)行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環(huán)調(diào)制數(shù)據(jù)依次輸入至相應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換電路，閉環(huán)運算處理模塊按照用戶要求的采樣率統(tǒng)一輸出兩路測量電流數(shù)據(jù)。閉環(huán)運算處理模塊優(yōu)選包括依次連接的閉環(huán)溫度修正處理模塊和閉環(huán)比例修正處理模塊，閉環(huán)溫度修正處理模塊與閉環(huán)解調(diào)模塊相連，閉環(huán)比例修正處理模塊最終輸出，閉環(huán)溫度修正處理模塊能夠?qū)﹂]環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)在高低溫下的變化誤差修正，可以將本發(fā)明全光纖電流互感器置于高低溫箱內(nèi)，可通過高低溫試驗建立其溫度模型，然后通過軟件進(jìn)行溫度修正；閉環(huán)比例修正處理模塊能夠?qū)﹂]環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)與一次電流之間的變比誤差修正，保證互感器在保護(hù)電流下能夠滿足復(fù)合誤差的要求。

圖7為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。光路包括依次連接的光源1、第一分束器21、相位調(diào)制模塊、光纖延遲環(huán)4和傳感光纖環(huán)5，還包括光電探測器7，該實施例的相位調(diào)制模塊包括第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32和第二分束器22，第一相位調(diào)制模塊31的兩端分別連接第一分束器21的一個管腳和第二分束器22的一個管腳，第二相位調(diào)制模塊32的兩端分別連接第一分束器21的另一個管腳和第二分束器22的另一個管腳，第二分束器22的第三個管腳連接光纖延遲環(huán)4；兩個DA轉(zhuǎn)換電路包括第一DA轉(zhuǎn)換電路和第二DA轉(zhuǎn)換電路，第一DA轉(zhuǎn)換電路連接第一相位調(diào)制模塊31，第二DA轉(zhuǎn)換電路連接第二相位調(diào)制模塊32。第一相位調(diào)制模塊31和第二相位調(diào)制模塊32進(jìn)行分時調(diào)制。針對光路：由光源1發(fā)出的光，經(jīng)過第一分束器21(或耦合器、環(huán)形器等)后分成兩束相同的光信號，分別進(jìn)入第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32。光信號在第一和第二相位調(diào)制模塊中各自受到不同時刻的相位調(diào)制作用，再進(jìn)入第二分束器22(或耦合器、環(huán)形器等)合并成一束光信號，然后在光纖延遲環(huán)4、傳感光纖環(huán)5中傳播，經(jīng)過傳感光纖環(huán)5端面的反射鏡6反射，又回到第二分束器22分成兩束相同的光信號，再分別經(jīng)過第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32，以及經(jīng)過第一分束器21的傳播后，進(jìn)入光電探測器7。

針對電路：結(jié)合圖5所示的數(shù)據(jù)處理單元采用時分復(fù)用算法的時序圖進(jìn)行詳細(xì)說明，數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)選采用FPGA。由于反射回來的兩束光同時進(jìn)入光電探測器7，攜帶了兩個通道的測量數(shù)據(jù)，因此需要用兩路獨立的AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器7的輸出進(jìn)行雙采樣。兩路AD采樣的數(shù)據(jù)由同一塊FPGA芯片統(tǒng)一進(jìn)行處理，但是FPGA并不是同時刻處理兩路數(shù)據(jù)的，而是按照時分復(fù)用的原理，進(jìn)行分時處理。譬如FPGA在t1～t2時間段讀取AD1(第一AD轉(zhuǎn)換電路)的數(shù)據(jù)，完成信號解調(diào)后，再利用DA1(第一DA轉(zhuǎn)換電路)在第一相位調(diào)制模塊31上進(jìn)行光信號的相位調(diào)制和反饋閉環(huán)，然后獲取通道一的FOCT數(shù)據(jù)；在t2～t3時間段讀取AD2(第二AD轉(zhuǎn)換電路)的數(shù)據(jù)，完成信號解調(diào)后，再利用DA2(第二DA轉(zhuǎn)換電路)在第二相位調(diào)制模塊32上進(jìn)行光信號的相位調(diào)制和反饋閉環(huán)，然后獲取通道二的FOCT數(shù)據(jù)；再在t3～t4時間段讀取AD1(第一AD轉(zhuǎn)換電路)的數(shù)據(jù)……獲取通道一的FOCT數(shù)據(jù)；在t4～t5時間段讀取AD2(第二AD轉(zhuǎn)換電路)的數(shù)據(jù)……獲取通道二的FOCT數(shù)據(jù)；如此持續(xù)重復(fù)。經(jīng)過如此時分復(fù)用處理，F(xiàn)PGA將獲得兩個通道的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶要求，按照規(guī)定的采樣率(如4kHz)，統(tǒng)一輸出包含兩個通道數(shù)據(jù)的FOCT數(shù)據(jù)幀，最終實現(xiàn)了雙重化配置、雙AD采樣的應(yīng)用需求。從圖5可以看出，在在t1～t2時間段得到的FOCT數(shù)據(jù)，時間長，精度高，可用于電能計量、繼電保護(hù)等。

本光路中，第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32均可用Y波導(dǎo)、直波導(dǎo)等元件組成，典型的實現(xiàn)方法有圖8a和圖8b兩種。圖8a是采用Y波導(dǎo)的方式，此時，相位調(diào)制模塊(第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32)包括Y波導(dǎo)和分束器，例如，第一相位調(diào)制模塊31包括第一Y波導(dǎo)(即圖8a所示的311)和第三分束器23，第一分束器21的一個管腳連接第一Y波導(dǎo)311的合路端，第一Y波導(dǎo)311的一個分路端0°熔接至第三分束器23的一個管腳，第一Y波導(dǎo)311的另一個分路端0°或90°熔接至第三分束器23的另一個管腳，第三分束器23的第三個管腳連接第二分束器22的一個管腳。同樣，第二相位調(diào)制模塊32結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系原理相同，其包括第二Y波導(dǎo)和第四分束器，第一分束器21的另一個管腳連接第二Y波導(dǎo)的合路端，第二Y波導(dǎo)的一個分路端0°熔接至第四分束器的一個管腳，第二Y波導(dǎo)的另一個分路端0°或90°熔接至第四分束器的另一個管腳；第四分束器的第三個管腳連接第二分束器22的另一個管腳。還可以將目前主流用的推挽式Y(jié)波導(dǎo)的兩個信號電極拆開成兩個獨立的電極，內(nèi)部的兩塊鈮酸鋰晶體波導(dǎo)獨立工作，從而能同時等效于第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32的整體功能。圖8b是直波導(dǎo)的方式，此時相位調(diào)制模塊(第一相位調(diào)制模塊31、第二相位調(diào)制模塊32)包括相互連接的起偏器和直波導(dǎo)，例如，第一相位調(diào)制模塊31包括相互連接的第一起偏器(即圖8b所示的313)和第一直波導(dǎo)(即圖8b所示的312)，第一分束器21與第一起偏器313相連，第一直波導(dǎo)312與第二分束器22相連，第一DA轉(zhuǎn)換電路連接第一直波導(dǎo)312；第二相位調(diào)制模塊32包括相互連接的第二起偏器和第二直波導(dǎo)，第一分束器21與第二起偏器相連，第二直波導(dǎo)與第二分束器22相連，第二DA轉(zhuǎn)換電路連接第二直波導(dǎo)。

圖9為本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例所述光路中的光電探測器包括第一光電探測器71和第二光電探測器72，兩個AD轉(zhuǎn)換電路包括第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路，第一光電探測器71與第一AD轉(zhuǎn)換電路相連，第二光電探測器72與第二AD轉(zhuǎn)換電路相連。該實施例中的分束器2可采用3*1分束器、3*2分束器或3*3分束器。

本發(fā)明基于單一光路的閉環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，針對當(dāng)前FOCT雙重化設(shè)計的不足，提出一種單一光路、雙AD采樣、雙DA調(diào)制、數(shù)字閉環(huán)的回路，解決FOCT雙重化配置的問題，該方案共用一套光路，共用一套信號處理電路板，分時進(jìn)行兩路AD采樣、DA調(diào)制，輸出兩路互相獨立，互不干擾的互感器數(shù)據(jù)，以集成的方式同時實現(xiàn)了兩臺獨立FOCT產(chǎn)品的功能。本發(fā)明的方案具備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、集成度高等優(yōu)點。

應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實施方式可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。