[发明专利]用于多路母线电流检测的电流互感器及其电流检测方法

权利要求书

1.一种用于多路母线电流检测的电流互感器，其特征在于，该电流互感器包括传感光源（9）、与传感光源（9）连接的快速光衰减器（8），以及分别与快速光衰减器（8）连接的信号调理模块和信号解调模块；

所述的传感光源（9）的输出端与快速光衰减器（8）的光输入端连接；快速光衰减器（8）的电输入端与信号调理模块的输出端连接；快速光衰减器（8）的光输出端与信号解调模块的输入端连接；

所述的信号调理模块包括工作点设置模块（7）、第二加法器（6）和n个并联的电流调理单元，每个电流调理单元包括待测电流（1）、第一加法器（2）、直流偏量（3）、乘法器（4）和载波信号（5），第一加法器（2）的第一输入端与待测电流（1）的输出端连接，第一加法器（2）的第二输入端与直流偏量（3）的输出端连接，第一加法器（2）的输出端与乘法器（4）的第一输入端连接，乘法器（4）的第二输入端与载波信号（5）的输出端连接，每个电流调理单元中的乘法器（4）的输出端与第二加法器（6）的一个输入端连接，第二加法器（6）的输出端与工作点设置模块（7）的输入端连接；每个电流调理单元中的待测电流（1）为信号调理模块的输入端，工作点设置模块（7）的输出端为信号调理模块的输出端；n个电流调理单元中的载波信号（5）的频率均不相同；n为大于1的正整数；

所述的信号解调模块包括光电接收机（10）和n个并联的电流解调单元，每个电流解调单元包括带通滤波器（11）、包络检波器（12）、交流直流分离模块（13）、除法器（14）和输出电压（15），带通滤波器（11）的输出端与包络检波器（12）的输入端连接，包络检波器（12）的输出端与交流直流分离模块（13）的输入端连接，交流直流分离模块（13）的输出端与除法器（14）的输入端连接，除法器（14）的输出端与输出电压（15）的输入端连接，每个电流解调单元中的带通滤波器（11）的输入端与光电接收机（10）的输出端连接，光电接收机（10）的输入端与快速光衰减器（8）的光输出端连接；光电接收机（10）的输入端作为信号解调模块的输入端，每个电流解调单元中的输出电压（15）作为信号解调模块的输出端；n个电流解调单元中的带通滤波器（11）的带通截止频率均不相同。

2.按照权利要求1所述的用于多路母线电流检测的电流互感器，其特征在于，所述的工作点设置模块（7）包括第一运算放大器（A1）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）和基准电压，第一电阻（R1）的一端为工作点设置模块（7）的输入端，第一运算放大器（A1）的输出端为工作点设置模块（7）的输出端，第一电阻（R1）的另一端分别与第二电阻（R2）的一端和第三电阻（R3）的一端连接，第二电阻（R2）的另一端接地，第三电阻（R3）的另一端分别与第四电阻（R4）的一端和第一运算放大器（A1）的反相端连接，第四电阻（R4）的另一端与第一运算放大器（A1）的输出端连接，第一运算放大器（A1）的同相端与基准电压连接。

3.按照权利要求1所述的用于多路母线电流检测的电流互感器，其特征在于，所述的包络检波器（12）包括第一检波二极管（D1）、第五电阻（R5）和第一电容（C1），第一检波二极管（D1）的一端作为包络检波器的输入端，第一电容（C1）的一端作为包络检波器的输出端；第一检波二极管（D1）的另一端分别与第五电阻（R5）的一端和第一电容（C1）的一端连接，第五电阻（R5）的另一端接地，第一电容（C1）的另一端接地。

4.按照权利要求1所述的用于多路母线电流检测的电流互感器，其特征在于，所述的交流直流分离模块（13）包括第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第二运算放大器（A2）和第三运算放大器（A3），第六电阻（R6）的一端作为交流直流分离模块的输入端，第二运算放大器（A2）的输出端作为交流直流分离模块交流分量的输出端，第三运算放大器（A3）的输出端作为交流直流分离模块直流分量的输出端；第六电阻（R6）的一端与第二运算放大器（A2）的同相端连接，第六电阻（R6）的另一端分别与第二电容（C2）的一端和第七电阻（R7）的一端连接，第二电容（C2）的另一端与地连接，第七电阻（R7）的另一端分别与第三电容（C3）的一端、第二运算放大器（A2）的反相端和第三运算放大器（A3）的同相端连接，第三电容（C3）的另一端与地连接，第三运算放大器（A3）的反向端与第三运算放大器（A3）的输出端连接。

5.一种利用权利要求1所述用于多路母线电流检测的电流互感器的电流检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

第一步：将m路母线中q路母线同时接入电流互感器的电流调理单元中，q个电流调理单元分别与一路母线连接，各路母线产生的待测电流（1）分别和一个电流调理单元中的第一加法器（2）的输入端连接，在每个电流调理单元中，待测电流（1）产生的待测电流信号传输至第一加法器（2），待测电流信号与直流偏量（3）相加产生带有直流偏量的待测电流信号，将带有直流偏量的待测电流信号传输至乘法器（4），带有直流偏量的待测电流信号与载波信号（5）相乘产生调制待测电流信号，将q个电流调理单元产生的调制待测电流信号传输至第二加法器（6）中，第二加法器（6）对q个调制待测电流信号相加后，传输至工作点设置模块（7）中，进行工作点设置，得到满足快速光衰减器（8）输入量程的驱动信号；m和q均为正整数，且m≥q，n≥m；

第二步：利用传感光源（9）产生传感光，传感光经过光纤传输至快速光衰减器（8）中，利用第一步产生的驱动信号对传感光进行电光调制，将调制后的光信号利用光纤传输至光电接收机（10）中，光电接收机（10）对调制后的光信号进行光电转换，得到待分离信号；

第三步：将第二步得到的待分离信号传输至信号解调模块中的每一个电流解调单元中，在每个电流解调单元中，利用带通滤波器（11）对待分离信号进行带通滤波，得到与带通滤波器（11）带通截止频率相对应的待检波信号，将待检波信号传输至包络检波器（12）中进行包络检波，得到待交直流分离的信号，将待交直流分离的信号传输至交流直流分离模块（13）中进行交流、直流分离，得到交流分量和直流分量；将交流分量和直流分量传输至除法器（14）中进行相除，得到输出电压（15）。