[实用新型]一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气工程领域，尤其涉及一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置。

背景技术

电流互感器是电力系统中一种不可或缺的电力设备，用于对电流进行测量，后端合并单元控制台根据测量的结果对电力进行有效的分配，实现继电保护和对系统的监控。电磁式电流互感器是目前广泛应用的一种传统电流互感器，但由于其具有磁滞效应与磁饱和问题使得测量动态范围较小。并且电磁式电流互感器有油易燃易爆，绝缘困难使得存在很大的安全隐患。因此电磁式电流互感器已不能满足现代工业的需求。

全光纤电流互感器(FOCT:Fiber Optical Current Transducer)采用磁光晶体的法拉弟效应，通过非导体传感的一种测量方法。全光纤电流互感器具有体积小、重量轻、安全性高、测量精度高等优点，从上世纪六十年代发展至今已经取得了长足的发展。全光纤电流互感器能有效地对电网中高压大电流电能输送进行检测，提高检测抗干扰能力与测量精度。但是，这些都是假设光纤系统以及空间信号和传播环境特性在理想情况下得到的。在实际工程应用中，全光纤电流互感器仍然面临一些工艺方面的问题，如四分之一波片制作误差和传感光纤双折射都对测量精度的确定影响，外界环境的温度变化和振动扰动对测量精度会造成误差。在实际应用系统中，法拉第效应引起的相移十分微弱，相位调制系统常会存在一些误差，比如在光源耦合过程中，由于手工操作或者仪器精度不够等因素使得光源耦合位置存在误差，以及光纤在使用过程中的受损程度等都会引起系统失配误差，使得在理想条件下理论分析得到的测量性能不再有效，全光纤电流互感器对这些失配误差极为敏感。因此对于一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置的研究，有助于提高全光纤电流互感器测量系统的稳健性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置及方法。通过通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿装置，由光强检测单元、信号放大单元以及信号处理(DSP)单元组成，信号处理(DSP)单元还包括电源、模数转换单元、存储单元及数字显示单元；光强检测单元中的光敏传感器测得全光纤电流互感器中的相位调制器的检测光源的光强，通过信号放大单元的信号放大三极管将所测得信号放大，再经过模数转换单元转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元进行处理，并将处理后数据返回存储单元中，数字显示单元读取存储单元数据并在其数字屏上显示。

一种全光纤电流互感器调制相位扰动补偿方法，步骤如下：

A、光强检测单元中的光敏传感器测得全光纤电流互感器中的相位调制器的检测光源的光强，通过信号放大单元的信号放大三极管将所测得信号放大，再经过模数转换单元转换为数字信号后传入信号处理(DSP)单元进行处理；

B、信号处理(DSP)单元进行(DSP)校正，调制相位扰动补偿；最终通过引入加权函数因子，不断迭代加权函数得到期望调制相位，通过补偿能减小因实际制作中光纤非匹配性、非对称性带来的耦合器相位的微小偏移误差，从而提高全光纤电流互感器性能，满足继电保护系统的使用要求。

具体的，步骤B中的补偿算法主要步骤为：

(1)、将感兴趣区域离散化，并初始化问题参数K_m、ε，给定最大迭代次数T，得到初始加权向量w₀，然后得到一个初始电磁波幅值E₀(θ_m)，并令迭代数i＝0；

(2)、调整加权函数F_i+1(θ_m)，再得到新的协方差矩阵R_i+1和互相关向量g_i+1；

(3)、计算新的加权向量，得到一个新的电磁波幅度值E_i+1(θ_m)；将算法迭代次数递增，即i＝i+1；

(4)、计算误差表达式e_m＝|E_i+1(θ_m)-E_d(θ_m)|,m＝1,2,…,M；如果e_m≤ε，或者迭代次数超出最大的迭代数T_max，停止迭代；否则，转到步骤(2)。