專利名稱：基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能快速標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
光纖電流互感器克服了電磁式電流互感器在準(zhǔn)確度、動(dòng)態(tài)范圍以及直流測量等方面的局限性，不但基波測量準(zhǔn)，而且直流以及各次諧波都能準(zhǔn)確測量，具有動(dòng)態(tài)范圍寬、絕緣性能好、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足電能計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測、保護(hù)控制、故障錄波以及電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測等領(lǐng)域不斷發(fā)展的需求，代表了電流互感器的發(fā)展方向，適應(yīng)了智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。光纖電流互感器是光纖傳感領(lǐng)域中重要的一員，它是建立在Farady磁光效應(yīng)基礎(chǔ)上的光學(xué)干涉儀，即在閉合光路中從同一光源發(fā)出的光波，經(jīng)過偏振特性處理，形成左右圓偏振特性的兩束偏振光，沿相同的方向傳播，并匯合至同一探測點(diǎn)而產(chǎn)生干涉；若閉合光路受電流磁場的影響，則左右圓偏振特性的兩束偏振光波產(chǎn)生光程差，該光程差對(duì)應(yīng)的Farady相位差與載體電流量成正比，光纖電流互感器的信號(hào)處理系統(tǒng)通過對(duì)光波相位差進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，得到載體電流量。光纖電流互感器通過借鑒光纖陀螺光電信號(hào)數(shù)字閉環(huán)反饋技術(shù)，實(shí)時(shí)測量光波環(huán)路中由磁場Farady效應(yīng)導(dǎo)致的非互易性相位角，進(jìn)而獲取外部電流信息。電磁場-光波耦合感應(yīng)技術(shù)及數(shù)字閉環(huán)反饋信號(hào)處理技術(shù)使光纖電流互感器具有動(dòng)態(tài)范圍寬、測量精度高、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)。光纖電流互感器克服了電磁式電流互感器所存在的磁滯飽和、波形畸變等弱點(diǎn)，滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)電流測量值可靠性的需求。目前，國內(nèi)外對(duì)光纖電流互感器的靜態(tài)特性測試已經(jīng)形成了比較統(tǒng)一的方法，而對(duì)光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性的研究并不是很多，然而，光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性是表征其可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的重要性能指標(biāo)，它的好壞直接決定了光纖電流互感器的應(yīng)用范圍，光纖電流互感器的測試方法在一定程度上制約著光纖電流互感器精度的提高。高精度的光纖電流互感器必須具備良好的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)光纖電流互感器應(yīng)用于輸電、變電系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)有很高的要求，因此，測試分析光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性是確定光纖電流互感器可靠性的重要依據(jù)。目前，光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性測試標(biāo)定過程是在大電流測試平臺(tái)上面完成，測試標(biāo)定過程中，需要大電流斷路器、特殊信號(hào)發(fā)生器、標(biāo)定裝置等，由于測試過程中存在能源消耗大、設(shè)備折舊等問題，另外電流標(biāo)定裝置存在有限的電流標(biāo)定范圍等技術(shù)指標(biāo)限制，導(dǎo)致光纖電流互感器動(dòng)態(tài)特性測試存在費(fèi)用昂貴、測試過程繁瑣、效率低等方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)難題，結(jié)合光纖電流互感器信號(hào)處理技術(shù)，提供一種無需在電流互感器標(biāo)定現(xiàn)場測試，結(jié)構(gòu)簡單，降低了對(duì)測試環(huán)境的要求，并且可以單批次完成多臺(tái)光纖電流互感器動(dòng)態(tài)特性測試標(biāo)定，可操作性強(qiáng)，效率高的基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法。技術(shù)方案本發(fā)明的基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法，包括以下步驟I)將三臺(tái)光纖電流互感器的電光調(diào)制信號(hào)輸入端與一臺(tái)調(diào)制相位電壓控制器的電壓信號(hào)輸出端相連，光纖電流互感器的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)錄取器相連；2)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出零值的電壓，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為F10，F(xiàn)20, F30 ；3)依據(jù)光纖電流互感器中集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，取AU=(Un)/n，Un為集成光學(xué)芯片的半波電壓值，n為大于5的整數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制相位電壓控制器依次輸出以0. OV起始、AU為遞增量，直至遞增到集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，形成n個(gè)電壓值組成的電壓序列，即0. 0V, AU，2 AU，……Un;對(duì)應(yīng)不同調(diào)制電壓量值，分別記錄三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值的均值序列為{F110，F(xiàn)120，…FlnO}，{F210，F(xiàn)220，...F2n0}和{F310，F(xiàn)320，... F3n0};然后，將三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去步驟2)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值F10，F(xiàn)20, F30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{F11，F(xiàn)12，-Fin}, {F21,F22,…F2n}和{F31，F(xiàn)32，…F3n}；4)對(duì)光纖電流互感器關(guān)閉后再重啟，將調(diào)制相位電壓控制器的輸出電壓正負(fù)切換，然后控制輸出電壓為零值，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為NFlO，NF20, NF30 ；5)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出與步驟3)中電壓序列極性相反、幅值相等的反向電壓序列，分別記錄三套光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的均值為{NF110，NF120，...NFlnO}，{NF210，NF220，...NF2nO}，{NF310，NF320，…NF3nO};然后，將三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去步驟4)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值NF10，NF20，NF30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同反向控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{NF11，NF12，…NFln}，{NF21，NF22，…NF2n}，{NF31，NF32，…NF3n}；6)根據(jù)步驟3)得到的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{Fll，F(xiàn)12，. ..Fin}, {F21, F22， F2n}，{F31，F(xiàn)32，. . . F3n}，和步驟 5)記錄的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{NF11，NF12, NFln}, {NF21, NF22, NF2n}，{NF31, NF32, NF3n}，由集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)值計(jì)算出光纖電流互感器的量程，根據(jù)標(biāo)度因數(shù)計(jì)算公式計(jì)算光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)、標(biāo)度因數(shù)非線性度、標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱性和標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性。本發(fā)明的原理是光纖電流互感器的基本原理就是建立在磁光Farady效應(yīng)基礎(chǔ)上，電流磁場導(dǎo)致光纖中的兩束光波產(chǎn)生光程差，進(jìn)而得出與之相應(yīng)的磁光Farady相位Os Os= (4NV)*I0Ut(I)其中，Os為電流磁場引起的Farady效應(yīng)相位差,N為光纖匝數(shù),V為維爾德系數(shù)，Iwt為電力線電流量，光纖匝數(shù)N、維爾德系數(shù)等參數(shù)均為定值，因此，電流互感器的輸出相移Os與輸入電流量Iwt成正比；光纖電流互感器就是利用磁光Farady效應(yīng)，通過對(duì)光纖環(huán)中光束進(jìn)行相位解調(diào)，進(jìn)而敏感相位的變化來感知外部載體的電流信息。目前，國內(nèi)外在光纖電流互感器信號(hào)處理方面，均采用數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理技術(shù)。數(shù)字閉環(huán)光纖電流互感器是通過在光纖環(huán)中加入非互易的補(bǔ)償相移，來抵消由光纖環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的磁光Farady相移，該補(bǔ)償相移與磁光Farady相移大小相等，方向相反，使光纖電流互感器始終工作在相位零點(diǎn)附近，通過獲取該補(bǔ)償相移的大小來得出光纖電流互感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)。光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理系統(tǒng)主要由光源、耦合器、集成光學(xué)調(diào)制芯片(I0C)、波片、光電探測器、光纖環(huán)和反射鏡組成。光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器后由偏振器起偏，形成線偏振光；線偏振光以45°角注入保偏光纖,被平均注入保偏光纖的X軸和Y軸傳輸；當(dāng)這兩束正交模式的光經(jīng)過入/4波片后，分別轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮陀倚膱A偏振光，進(jìn)入傳感光纖；在傳感光纖中由于傳輸電流產(chǎn)生磁場Farady效應(yīng),兩束圓偏振光以不同的速度傳輸；由傳感光纖端面的鏡面反射后，兩束圓偏振光的偏振模式互換，再次穿過傳導(dǎo)光纖，并再次和電流產(chǎn)生的磁場相互作用，使產(chǎn)生的相位加倍；包含F(xiàn)arady相位差的兩束光再次通過入/4波片后，恢復(fù)為線偏振光，并在偏振器處發(fā)生干涉，干涉光波經(jīng)過耦合器進(jìn)入PIN光、電檢測器。PIN探測器檢測干涉信號(hào)光強(qiáng)變化，經(jīng)過光電信號(hào)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理之后，送入FPGA/DSP信號(hào)處理系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋電壓信號(hào)來調(diào)制電光相位調(diào)制器，使相位調(diào)制器在光纖環(huán)中加入非互易的反饋補(bǔ)償相移，該反饋相移與外部電流導(dǎo)致的Farady相移大小相等、方向相反，使光纖電流互感器閉環(huán)系統(tǒng)始終工作在相位零點(diǎn)附近，信號(hào)處理系統(tǒng)通過獲取該補(bǔ)償相移的大小，經(jīng)過比例因子轉(zhuǎn)換得出電力線的電流信息。PIN所檢測的光波干涉信號(hào)為I=I0[l+cos(Os+Of+Oj)](2)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，輸出的電壓信號(hào)為V=KIQ[1+C0S(①s+Of+①:)]，其中，K為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，Os為電流信號(hào)產(chǎn)生非互易相移，Os=GNvntjut, Itjut為被測電流，Of為方波產(chǎn)生偏置非互易相移，用于提高信號(hào)檢測的靈敏度及判別電流方向，為階梯波產(chǎn)生非互易相移，N為光纖匝數(shù)，V為維爾德系數(shù)。方波信號(hào)在正負(fù)半周產(chǎn)生相移為土 /2的偏置相位，階梯波增量用于補(bǔ)償外部磁光Farady相移，方波和階梯波調(diào)制信號(hào)都加入相位調(diào)制器之后，在電流互感器中產(chǎn)生的非互易相移為A①= Os+Of+%，在方波的正半周，Of= /2，干涉儀的輸出信號(hào)為V1=KI0[ 1-sin (Os+Oj) ](3)在方波的負(fù)半周，Of=-/2，干涉儀的輸出信號(hào)為V2=KI0 [1+sin (Os+Oj) ](4)將方波正半周"[目號(hào)(3)和負(fù)半周/[目號(hào)(4)相減可得A V=-2KI0sin (0s+0 j)(5)通過閉環(huán)反饋使保證A V=O,而當(dāng)AV古0時(shí),便用A V作為控制量去控制閉環(huán)反饋階梯波發(fā)生器，改變階梯波在遞增階段產(chǎn)生的電壓增量，該電壓增量與光波相移成正比關(guān)系，通過閉環(huán)反饋控制始終使os+o^=o，在數(shù)字閉環(huán)達(dá)到平衡時(shí)，階梯波的階梯高度增量同所測量的電流成正比，階梯波高度增量就對(duì)應(yīng)光纖電流互感器輸出的電流信號(hào)。理想情況下，通過閉環(huán)反饋控制，光電探測器PIN檢測到的干涉信號(hào)為零電平。
在本發(fā)明中，調(diào)制相位電壓控制器向相位調(diào)制器施加控制電壓，相當(dāng)于在光學(xué)環(huán)路中引入非互易的光學(xué)相位OI0C,在相位調(diào)制器可控電壓范圍(全波電壓范圍內(nèi)，電壓值一般不超過12V)，Oiqc與電壓Viqc之間呈線性關(guān)系Oioc-Kioc5^Vioc(6)其中，Kiqc為固定比例常數(shù)。在該發(fā)明中，當(dāng)光纖電流互感器所測導(dǎo)線的電流為零時(shí)，由于外部磁場等因素，光纖電流互感器光纖環(huán)感應(yīng)到初始的Farady相位為Otl，對(duì)應(yīng)的初始電流為Itl，通過調(diào)制相位電壓控制器在IOC中施加電壓VM。，在光學(xué)環(huán)路中加入了附加的調(diào)制相位O。，此時(shí)光纖環(huán)中總的非互易相位為OT=O0+Oc(7)由于Otl為恒定值，通過測量不同電壓輸入情況下Ot，結(jié)合光纖電流互感器閉環(huán)反饋系統(tǒng)的信號(hào)處理過程，可以得出Ot, 0ca0UO Viqc滿足如下關(guān)系Oj = -Ot(8)Oc-Ot-Oo-Kioc5^Vioc(9)Oc= (4NV)*Iout=KI0C*VI0C(10)Vloc=-[(4NV)/K10J *I0Ut(11)由公式(7)至公式(11)的推導(dǎo)，可以看出，調(diào)制相位電壓控制器在IOC中施加電壓Vrac與光纖電流互感器所測量的電流呈線性關(guān)系，依據(jù)該原理，可以測量相位調(diào)制器半波電壓(通常該電壓不超過12V)對(duì)應(yīng)的光纖電流互感器輸出，并且可以施加不同的電壓值，測量不同的角速率輸出，避免了電流互感器標(biāo)定測試平臺(tái)上進(jìn)行測試的繁瑣程序，克服了標(biāo)定測試平臺(tái)電流幅值的限制，實(shí)現(xiàn)了采用很低電壓信號(hào)來完成光纖電流互感器動(dòng)態(tài)特性的快速測試標(biāo)定。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)有的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定過程中，需要專門配備大電流發(fā)生器，瞬態(tài)特性分析儀、校驗(yàn)儀等裝置，需要特殊的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，具有測試費(fèi)用高、效率低等不足；本發(fā)明從光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理方法入手，通過在光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理過程中引入附加調(diào)制相位，來模擬外部電流量引起的光學(xué)非互易性Farady相位，引入半波電壓調(diào)制方法來測試光纖電流互感器的量程，并標(biāo)定光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)范圍，另外，采用分段調(diào)制相位的辦法，對(duì)光纖電流互感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，來計(jì)算光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)，并標(biāo)定光纖電流互感器標(biāo)度因數(shù)的線性度、對(duì)稱性、重復(fù)性。 本發(fā)明針對(duì)光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理特性，以一種全新的方法從整體上來評(píng)估光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性，具有測試過程簡捷、測量范圍大、標(biāo)定精度高的特點(diǎn)，并且可以單次完成多套光纖電流互感器的測試標(biāo)定，具有效率高的特點(diǎn)。解決了在現(xiàn)有的標(biāo)定過程中，由于測試方法及標(biāo)定設(shè)備技術(shù)指標(biāo)限制導(dǎo)致測試結(jié)果的準(zhǔn)確性較差、測試精度較低、測試費(fèi)用高、效率低的問題。


圖I為光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)圖，圖2為本發(fā)明方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，
圖3為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。由圖I可以看出，光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)主要由光源、耦合器、偏振器、相位調(diào)制器(又稱集成光學(xué)芯片，I0C)、波片、光電探測器和光纖環(huán)組成。光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器、偏振器、波片后形成為兩種圓偏振態(tài)的光波，進(jìn)入光學(xué)感應(yīng)環(huán),這兩種圓偏振態(tài)的光波在光纖環(huán)中傳播,感應(yīng)電力線的電流運(yùn)動(dòng),在探測器處檢測干涉信號(hào)光強(qiáng)變化，經(jīng)過光電信號(hào)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換處理之后，送入FPGA/DSP信號(hào)處理系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋電壓信號(hào)來調(diào)制電光相位調(diào)制器，使相位調(diào)制器在光纖環(huán)中加入非互易的反饋補(bǔ)償相移，該反饋相移與外部電流導(dǎo)致的Farady相移大小相等、方向相反,使光纖電流互感器閉環(huán)系統(tǒng)始終工作在相位零點(diǎn)附近，信號(hào)處理系統(tǒng)通過獲取該補(bǔ)償相移的大 小，經(jīng)過比例因子轉(zhuǎn)換得出電力線的電流信息。由圖2可看出，本發(fā)明方法的系統(tǒng)由調(diào)制相位電壓控制器、被測光纖電流互感器、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成。光纖電流互感器輸出數(shù)據(jù)按照串行數(shù)據(jù)格式輸出至數(shù)據(jù)錄取單元，然后由數(shù)據(jù)錄取單元將不同調(diào)制電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。 本發(fā)明的基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法，包括以下步驟I)將三臺(tái)光纖電流互感器的電光調(diào)制信號(hào)輸入端與一臺(tái)調(diào)制相位電壓控制器的電壓信號(hào)輸出端相連，光纖電流互感器的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)錄取器相連；2)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出零值的電壓，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為F10，F(xiàn)20, F30 ；3)依據(jù)光纖電流互感器中集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，取AU=(Un)/n，Un為集成光學(xué)芯片的半波電壓值，n為大于5的整數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制相位電壓控制器依次輸出以0. OV起始、AU為遞增量，直至遞增到集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，形成n個(gè)電壓值組成的電壓序列，即0. 0V, AU，2 AU，……Un;對(duì)應(yīng)不同調(diào)制電壓量值，分別記錄三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值的均值序列為{F110，F(xiàn)120，…FlnO}，{F210，F(xiàn)220，...F2n0}和{F310，F(xiàn)320，...F3n0};然后，將三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去步驟2)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值F10，F(xiàn)20, F30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{F11，F(xiàn)12，-Fin}, {F21,F22,…F2n}和{F31，F(xiàn)32，…F3n}；4)對(duì)光纖電流互感器關(guān)閉后再重啟，將調(diào)制相位電壓控制器的輸出電壓正負(fù)切換，然后控制輸出電壓為零值，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為NFlO，NF20, NF30 ；5)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出與步驟3)中電壓序列極性相反、幅值相等的反向電壓序列，分別記錄三套光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的均值為{NF110，NF120，— NFlnO}, {NF210, NF220, ...NF2nO}，{NF310，NF320，…NF3nO};然后，將三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去步驟4)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值NF10，NF20，NF30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同反向控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{NF11，NF12，…NFln}，{NF21，NF22，…NF2n}，{NF31，NF32，…NF3n}；6)根據(jù)步驟3)得到的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{Fll，F(xiàn)12，. ..Fin}, {F21, F22， F2n}，{F31，F(xiàn)32，. . . F3n}，和步驟 5)記錄的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{NF11，NF12, NFln}, {NF21, NF22, NF2n}，{NF31, NF32, NF3n}，由集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)值計(jì)算出光纖電流互感器的量程，根據(jù)標(biāo)度因數(shù)計(jì)算公式計(jì)算光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)、標(biāo)度因數(shù)非線性度、標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱性和標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性。光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)K計(jì)算方法如下設(shè)力第j個(gè)調(diào)制輸入電SVj時(shí)，光纖電流互感器輸出N個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，F(xiàn)jp為N個(gè)數(shù)據(jù)中的第p個(gè)數(shù)據(jù)，f為測試開始時(shí)，零調(diào)制電壓輸入時(shí)，光纖電流互感器輸出數(shù)據(jù)的均值；標(biāo)度因數(shù)計(jì)算方法見公式(12) (16)
權(quán)利要求
1.一種基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)將三臺(tái)光纖電流互感器的電光調(diào)制信號(hào)輸入端與一臺(tái)調(diào)制相位電壓控制器的電壓信號(hào)輸出端相連，光纖電流互感器的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)錄取器相連； 2)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出零值的電壓，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為FlO，F(xiàn)20, F30 ； 3)依據(jù)光纖電流互感器中集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，取AU= (Un) /n,所述Un為集成光學(xué)芯片的半波電壓值，n為大于5的整數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制相位電壓控制器依次輸出以0. OV起始、AU為遞增量，直至遞增到集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)，形成n個(gè)電壓值組成的電壓序列，即0. 0V, AU，2 AU，……Un;對(duì)應(yīng)不同調(diào)制電壓量值，分別記錄三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值的均值序列為{F110，F(xiàn)120，…FlnO}，{F210，F(xiàn)220，...F2n0}和{F310，F(xiàn)320，...F3n0};然后，將所述三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去所述步驟2)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值F10，F(xiàn)20, F30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{Fll，F(xiàn)12，…Fln}，{F21，F(xiàn)22，…F2n}和{F31，F(xiàn)32, —F3n}； 4)對(duì)光纖電流互感器關(guān)閉后再重啟，將調(diào)制相位電壓控制器的輸出電壓正負(fù)切換，然后控制輸出電壓為零值，分別記錄此時(shí)三臺(tái)光纖電流互感器的輸出數(shù)值序列，并求取出數(shù)值序列的均值分別為NFlO，NF20, NF30 ； 5)控制調(diào)制相位電壓控制器輸出與所述步驟3)中電壓序列極性相反、幅值相等的反向電壓序列，分別記錄三套光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的均值為{NF110, NF120, ... NFlnO}，{NF210，NF220，...NF2nO}，{NF310，NF320，…NF3nO};然后，將所述三臺(tái)光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值序列分別減去所述步驟4)中記錄的光纖電流互感器輸出數(shù)值的均值NF10，NF20，NF30，即得到三臺(tái)光纖電流互感器在不同反向控制電壓值下的輸出數(shù)據(jù)的無零偏均值序列{NF11，NF12，. . . NFln}, {NF21，NF22，. . . NF2n}，{NF31，NF32,…NF3n}; 6)根據(jù)所述步驟3)得到的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{Fll，F(xiàn)12，. ..Fin}, {F21, F22， F2n}，{F31，F(xiàn)32，. . . F3n}，和步驟 5)記錄的三臺(tái)光纖電流互感器對(duì)應(yīng)不同電壓量值時(shí)的輸出數(shù)值的無零偏均值序列{NF11，NF12, NFln}, {NF21, NF22, NF2n}，{NF31, NF32, NF3n}，由所述集成光學(xué)芯片的半波電壓參數(shù)值計(jì)算出光纖電流互感器的量程，根據(jù)標(biāo)度因數(shù)計(jì)算公式計(jì)算光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)、標(biāo)度因數(shù)非線性度、標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱性和標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電壓調(diào)制的光纖電流互感器動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定方法，在光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理過程中引入附加電壓調(diào)制相位，來模擬電力線電流引起的光學(xué)非互易性Farady相位，采用分段調(diào)制相位的辦法，對(duì)光纖電流互感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，來標(biāo)定光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)，并分析光纖電流互感器標(biāo)度因數(shù)的線性度、對(duì)稱性及重復(fù)性。本發(fā)明從光纖電流互感器數(shù)字閉環(huán)信號(hào)處理方法入手，從整體上來評(píng)估光纖電流互感器的動(dòng)態(tài)特性，具有測試過程簡捷、標(biāo)定精度高的特點(diǎn)，并且可以單次完成多套光纖電流互感器的測試標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102981136SQ20121048667
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王立輝, 袁博文, 劉剛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)