[发明专利]一种电子式互感器的线性化光信号传输系统

说明书

一种电子式互感器的线性化光信号传输系统，属于电气工程测量技术领域。包括由传输光纤连接的高压侧和低压侧，其特征在于：所述的电光转换模块包括反馈控制模块，反馈控制模块控制传输发光二极管和反馈发光二极管内流经大小相同的驱动电流，传输发光二极管发出的光信号连接所述传输光纤位于高压侧的接口；在高压侧还设置有反馈回路，反馈发光二极管发出的光信号经过反馈回路转换为反馈电压，反馈电压连接反馈控制模块的另一个输入端。在本电子式互感器的线性化光信号传输系统中，通过设置反馈控制模块以及与反馈控制模块连接的反馈回路，实现了高压侧待测量的大小通过发光二极管的发光强度线性表示，降低了系统的复杂程度且可靠性更高。

技术领域

一种电子式互感器的线性化光信号传输系统，属于电气工程测量技术领域。

背景技术

在电气测量领域，由于光纤具有绝缘性能好、频带宽、抗干扰等优点，因此将高压侧采集到的电气信息（如电压、电流）转换为光信号后并利用光纤传输至低压侧。在现在的技术应用中，光纤传输光信号主要有两种方式：数字光信号方式与模拟光信号方式。模拟光信号方式比数字光信号具有下列优势：其一是由于无需在高压侧进行A/D采样，因此能完整保留高压待测量的波形信息，其可传输信号的频带远远宽于传输数字光信号方式；其二是由于避免了高压侧的A/D环节，使高压侧电路的功耗大大降低，因此可降低高压侧电路的电源设计难度。

在现有技术中，通过模拟光信号方式实现电信号的解决方案主要由以下几种：（1）申请号为201610682973.7，专利名称为“一种光电式冲击电压测试装置及方法”的中国专利文献所公开的技术方案中使用直接驱动发光二极管发光测量冲击电压，由于冲击电压频带达到几十MHz，因此其使用了直接驱动发光二极管发光的方式，其利用发光二极管发光的线性区实现了对待测信号的传输，由于该应用对测量精度的要求不高，因此该方法能够满足该应用。并且进一步由图6所示可知，该方法中采用了直接驱动发光二极管的方式，受发光二极管的发光机理限制，其存在发光死区，因此发光二极管的输入电流与输出光功率呈非线性关系，因此该方案没有实现信号的线性传输。

（2）申请号为201410379248.3，专利名称为“应用于电流互感器的模拟电信号传输方法”的中国专利所公开的技术方案中同样采用直接驱动发光二极管发光的设计，并公开了将一个直流参考信号与待测信号一起传输的信号处理方法以校正衰减和外界因素对模拟光信号的影响以提高测量精度，但这些方法并未考虑解决发光二极管发光的非线性问题，因此难以达到高精度。

（3）申请号为201410379248.3，专利名称为“应用于电流互感器的模拟电信号传输方法”，申请号为201510102017.2以及专利名称为“一种用于电流互感器的信号传输方法”的中国专利文件所公开的技术方法中，同样采用直接驱动发光二极管发光的设计方案，其技术方案除了没有实现信号的线性传输外还需要对每套装置都必须提前进行测量校准，工作量较大，因此其应用时很难达到高测量精度。

（4）针对解决发光二极管发光的非线性问题，申请号为201620892474.6，专利名称为“一种具备功率监测功能的光器件及光功率监测系统”、申请号为201610683194.9，专利名称为“一种电子式电流互感器信号的线性传输方法”、申请号为201610678421.9，专利名称为“一种光功率监测系统”以及申请号为201610678235.5，专利名称为“一种光信号线性传输系统及有源电子式电流互感器”的专利文件中分别提出了相应的解决方案，这几个方案的共同点是：通过使用具备监测功能的发光二极管设计一个线性反馈通路或通过为直流参考信号增加一个补偿量的方式，这些方式通过间接驱动发光二极管发光实现了模拟光信号线性传输通道的建立。其共同的不足之处是需要设计一个具备监测功能的发光二极管器件导致系统成本较高，而增加直流参考信号补偿量的方式又使得系统的实现难度较高。