[发明专利]一种光纤电流传感器频带宽度测试方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，具体涉及一种光纤电流传感器频带宽度测试方法和系统。

背景技术

光纤电流传感器是建立在法拉第磁光效应基础上的光学干涉仪。目前，国内外在光纤电流传感器信号处理方面，均采用数字闭环信号处理技术。由图1可以看出，光纤电流传感器数字闭环系统主要由光源、耦合器1、偏振器2、相位调制器3、λ/4波片、PIN光电探测器、光纤环、反射镜和信号处理单元组成。信号检测及处理过程如下：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，进入传感光纤环；在传感光纤环中由于传输电流产生磁场法拉第效应，两束圆偏振光以不同的速度传输，产生了法拉第相移；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光电检测器检测干涉信号光强变化后，送入信号处理单元，形成闭环反馈电压信号来调制相位调制器，使相位调制器在光纤环中施加非互易的反馈补偿相移，该反馈补偿相移与外部电流导致的法拉第相移大小相等、方向相反，使光纤电流传感器闭环系统始终工作在相位零点附近。信号处理单元通过获取该补偿相移的大小，经过比例因子转换得出经过光纤电流传感器的电流量值信息。

光纤电流传感器具有动态范围宽、绝缘性能好、测量精度高等优点，可以满足电能计量、继电保护控制等领域的技术需求。频带宽度是光纤电流传感器的重要性能，频带宽度对继电保护、谐波测量、暂态测量，特别是电流差动保护的动作特性有重要的影响。测试分析光纤电流传感器的频带宽度是评估光纤电流传感器精度、动态特性及可靠性的重要依据。在现有的光纤电流传感器频带宽度测试过程中，需要专门配备大电流发生器，频率特性分析仪、校验仪等装置，通常采用专门的互感器频带宽度标定环境，这种测试方式费用昂贵、测试过程繁琐、效率较低，急需一种快速简捷的光纤电流传感器频带宽度测试方法。

发明内容

本发明实施例中提供了一种光纤电流传感器频带宽度测试系统及其测试方法，以解决现有的测试方法耗时且成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种光纤电流传感器频带宽度测试系统，包括调制频率电压控制器、光纤电流传感器闭环信号处理系统和频带宽度分析单元；

所述光纤电流传感器闭环信号处理系统包括被测光纤电流传感器、相位调制器和光电信号处理单元，所述光电信号处理单元与所述被测光纤电流传感器的光电探测器电连接，所述相位调制器电连接在所述被测光纤电流传感器的偏振器和波片之间，且与所述光电信号处理单元电连接；

所述光电信号处理单元与所述调制频率电压控制器和频带宽度分析单元均电连接，所述调制频率电压控制器与所述频带宽度分析单元电连接。

优选的，在上述光纤电流传感器频带宽度测试系统中，所述光电信号处理单元包括电压信号输入单元和电流信号输出单元，所述电压信号输入单元与所述调制频率电压控制器电连接，所述电流信号输出单元与所述频带宽度分析单元电连接。

优选的，在上述光纤电流传感器频带宽度测试系统中，所述调制频率电压控制器的电压范围为小于或等于12mV。

本发明还提供了一种光纤电流传感器频带宽度测试方法，应用于如权利要求1或2所述的光纤电流传感器频带宽度测试系统，包括以下步骤：

判断通过被测光纤电流传感器的外部电流是否为零，如果是，则进行下述步骤；

设置所述调制频率电压控制器的初始输出电压值为零，获取所述被测光纤电流传感器的初始输出电流；

改变所述调制频率电压控制器的输出电压，并且实时获取所述光纤电流传感器的输出电流；

根据分析所述输出电压和所述输出电流之间的关系，得到所述被测光纤电流传感器的频带宽度。

优选的，在上述光纤电流传感器频带宽度测试方法中，所述改变所述调制频率电压控制器的输出电压，并且实时获取所述光纤电流传感器的输出电流具体是指，

通过改变调制频率电压控制器的输出电压，来控制光电信号处理单元施加在相位调制器中的模拟电压；

通过控制所述模拟电压，来改变相位调制器对被测光纤电流传感器的调制相位；

通过控制所述调制相位，来改变所述光纤电流传感器的输出电流。