[发明专利]一种全光纤电流互感器及其半波电压修正方法

说明书

本发明涉及一种全光纤电流互感器及其半波电压修正方法，属于电力系统自动化技术领域。其中修正方法包括：运行时，实时获取出射光，计算出射光的光强值，以及额外光强差，额外光强差为：2π溢出后的第一个渡跃周期的光强值与2π溢出前最后一个渡跃周期的光强值之差；将额外光强差为零作为目标，对半波电压进行修正；半波电压修正量至少包括两个梯度，每个梯度对应额外光强差的绝对值所处的范围；根据额外光强差的绝对值所处的范围，通过每次逐渐增加/减少对应的半波电压修正量使得额外光强差为0。本发明实现了半波电压的实时跟踪和精准修正，减小全光纤电流互感器的系统误差，进而提高了全光纤电流互感器的检测精度。

技术领域

本发明涉及一种全光纤电流互感器及其半波电压修正方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

电流互感器是电力系统中最关键的输变电设备之一，它被广泛应用于继电保护、电流测量和电力系统分析之中。传统电磁感应式的电流互感器，随着电力系统的快速发展，不断暴露出了一系列缺点：绝缘性能差、电磁干扰抵抗力低、动态范围小、频带窄、不能测直流等，难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电网数字化等发展的需求。

因此迫切需要研制新的电气测量方法和设备。全光纤光学电流互感器就是其中优秀突出的新一代电子式互感器。全光纤电流互感器结合了光纤陀螺和法拉第磁光效应光学原理，是一种建立在偏振光干涉基础上的光学精密仪器，主要由SLD光源、相位控制器(即相位调制器)、光电探测器等光学元件组成，并采用光学测量原理传送数字信号，实现了电量信息传递的源头数字化。相较与传统电磁式电流互感器，全光纤电流互感器具有动态范围大、测量精度高、线性度好、无磁饱和、体积小、重量轻、一二次完全隔离、低压侧无开路危险等优点。

然而，全光纤电流互感器在实际运行过程中会因外部环境变化或内部光学器件性能劣化导致系统误差增大或功能失效，其主要是由于全光纤电流互感器中的相位调制器的半波电压容易受到外部环境变化或者内部光学器件性能的影响出现偏差。通过向相位调制器施加半波电压可以调节输入电流引起的法拉第磁光效应偏振光的相位差，是影响采样精度的关键环节，因此实现对半波电压值的实时跟踪和动态调整对提高整个系统可靠性和稳定性有着非常重要的意义。

现有技术中，名称为“光纤电流互感器关键状态在线检测技术研究”，作者为刘博阳，日期为2017年6月的专业硕士学位论文中，通过检测溢出后第一个周期与溢出前最后一个周期的光强差，利用比例积分算法对半波电压进行控制和跟踪。通过调整合适的积分时间和系数，实现跟踪，然而在光纤电流互感器运行过程中，有时温度的变化是极其微小的，而且光强的变化是个非常缓慢的过程，其积分时间和系数的选取准确度极低，导致无法对半波电压进行精准的控制和修正。

发明内容

本申请的目的在于提供一种全光纤电流互感器的半波电压修正方法，用以解决现有方法准确度低的问题；同时还提供一种全光纤电流互感器，用以解决现有全光纤电流互感器系统误差大的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种全光纤电流互感器的半波电压修正方法，包括以下步骤：

运行时，实时获取出射光，计算出射光的光强值，以及额外光强差；所述额外光强差为：2π溢出后的第一个渡跃周期的光强值与2π溢出前最后一个渡跃周期的光强值之差；

将额外光强差为零作为目标，通过半波电压修正量对半波电压进行修正；其中，半波电压修正量至少包括两个梯度，每个梯度对应额外光强差的绝对值所处的范围；

当额外光强差＞0时，根据额外光强差的绝对值所处的范围，通过每次逐渐增加对应的半波电压修正量使得额外光强差为0；

当额外光强差＜0时，根据额外光强差的绝对值所处的范围，通过每次逐渐减少对应的半波电压修正量使得额外光强差为0。