[發明專利]全光纖電流互感器及其檢測模塊、光路狀態診斷方法

在審

• 申請號: 201911136446.6
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN112904070A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 韓笑;池立江;袁亮;魏少鵬;鄭拓夫;張賀;薛瀟敏;趙盼盼;張國銳
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R35/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東;史萌楊

本發明屬于全光纖電流互感器技術領域，具體涉及一種全光纖電流互感器及其檢測模塊、光路狀態診斷方法。該方法包括如下步驟：獲取全光纖電流互感器的探測器輸出的梳狀波信號，提取梳狀波信號的以下至少一種特征量：梳狀波尖峰幅值、梳狀波尖峰半高寬和平坦區采樣值，以分別對光路偏振特性、調制頻率、光路傳輸特性進行評判，對全光纖電流互感器的光路狀態進行診斷。本發明能夠快速診斷一次光路運行狀態，提高全光纖電流互感器現場施工質量及長期運行可靠性，為產品性能優化、故障分析提供可靠數據支撐，滿足智能電網對電流測量設備的高可靠性需求。

技術領域

本發明屬于全光纖電流互感器技術領域，具體涉及一種全光纖電流互感器及其檢測模塊、光路狀態診斷方法。

背景技術

基于光學傳感技術的全光纖電流互感器是一種無源電子式電流互感器，采用全光纖光路實現電流信號的閉環檢測，具有動態范圍大、測量頻帶寬、抗電磁干擾性能好、體積小、重量輕、便于與高壓設備集成、可測直流信號等優點。

隨著全光纖電流互感器投運數量的不斷增多，運行穩定性方面的問題也越來越受到關注。全光纖電流互感器在實際運行過程中受到的影響因素主要可分為外因和內因兩類，外因主要包括環境溫度變化、沖擊振動、外部電磁騷擾等，內因主要包括光學器件老化、光路損耗發生變化等，以上因素引起全光纖電流互感器內部關鍵狀態參量發生變化，使其測量準確性和運行可靠性受到影響。

在全光纖電流互感器中，探測器輸出的信號是相位差的余弦函數。由于余弦函數在零相位時斜率為零，對微小相位差反映不靈敏，且無法分辨相差的符號，同時解調算法復雜。采用方波調制技術使相差信息產生±π/2偏置，提高系統的靈敏度同時簡化了信息解調難度。在方波調制下，探測器輸出信號為梳狀波，如圖4所示。梳狀波包含有多種有用信息，原有全光纖電流互感器通過對相鄰梳狀波平坦區采樣值的累加平均、差分解調求得一個光路渡越時間內正比于一次電流的高頻數字量，同時過濾掉了梳狀波特征量數據，無法對全光纖電流互感器的光路狀態進行有效判斷。

發明內容

本發明提供了一種全光纖電流互感器及其檢測模塊、光路狀態診斷方法，用以解決現有技術的全光纖電流互感器無法對其光路狀態進行有效判斷的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案和有益效果為：

本發明的一種全光纖電流互感器的光路狀態診斷方法，包括如下步驟：獲取全光纖電流互感器的探測器輸出的梳狀波信號，提取梳狀波信號的以下至少一種特征量：梳狀波尖峰幅值、梳狀波尖峰半高寬和平坦區采樣值，以分別對光路偏振特性、調制頻率、光路傳輸特性進行評判，對全光纖電流互感器的光路狀態進行診斷；其中，所述梳狀波尖峰幅值為一個梳狀波周期內的梳狀波尖峰頂點值與平坦區采樣值均值的差值；所述梳狀波尖峰半高寬為一個梳狀波周期內兩個半高值之間的時間長度，所述半高值為梳狀尖峰頂點值的一半。

本發明的一種全光纖電流互感器的檢測模塊，包括主控單元、模數轉換單元和數模轉換單元；主控單元通過模數轉換單元用于連接全光纖電流互感器的探測器，以獲取探測器輸出的梳狀波信號；并提取梳狀波信號的以下至少一種特征量：梳狀波尖峰幅值、梳狀波尖峰半高寬和平坦區采樣值，以分別對光路偏振特性、調制頻率、光路傳輸特性進行評判，對全光纖電流互感器的光路狀態進行診斷；還通過數模轉換單元用于連接全光纖電流互感器的相位調制器；其中，所述梳狀波尖峰幅值為一個梳狀波周期內的梳狀波尖峰頂點值與平坦區采樣值均值的差值；所述梳狀波尖峰半高寬為一個梳狀波周期內兩個半高值之間的時間長度，所述半高值為梳狀尖峰頂點值的一半。