CN106199126A - 一种高可靠低时延全光纤电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高可靠低时延全光纤电流互感器,包括信号调制解调单元、光路敏感单元、通讯处理单元,所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。本发明中全光纤电流互感器具备网络通讯功能,不需要合并单元转发数据,降低网络传输时延,提高***的可靠性;具备同步信号接收功能,能实时接收外部同步信号,实现设备间数据同步;具备数据同步处理功能,可以实现多种同步处理方式,适应不同的应用场景。具备将告警信息直接传输到后台的能力,方便故障信息传输。具备多网口扩展功能,能同时进行多路网口收发。
Description
技术领域
本发明涉及电力***自动化技术领域的光纤电流互感器技术,特别涉及一种高可靠低时延全光纤电流互感器。
背景技术
全光纤电流互感器敏感部分采用全光纤器件,具有绝缘性好,抗电磁干扰性能好、测量范围大、响应频带宽、可测量交直流、安装维护方便等优点,正在成为电子式电流互感器发展的趋势。
目前全光纤电流互感器均通过合并单元与后台设备相连接,其数据需要在合并单元中进行同步处理,然后再按照标准协议转发到后台设备中。由于存在合并单元环节,一方面由于增加设备,降低了***的可靠性;另一方面,合并单元的处理带来750us~2000us的延时,该延时将会对后台***的操作及时性带来较大影响。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种既能提高全光纤电流互感器的可靠性、又能降低其数据传输到后台设备时延的全光纤电流互感器。
为此,本发明采用以下技术方案:一种高可靠低时延全光纤电流互感器,包括信号调制解调单元及光路敏感单元,所述信号调制解调单元包括光电探测器、采样信号调理模块、模数转换模块、主控模块、数模转换模块、反馈调理模块、增益控制模块;所述光路敏感单元包括光源驱动模块、光源、耦合器、起偏器、调制器、延迟环、传感环;还包括通讯处理单元,所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。
本发明增加网络通讯模块,增加国际电力通讯标准协议支持,实现数据直接输出到后台设备,减小传输时延;增加外部同步对时功能,能够做到与外部设备实时同步传输。省掉合并单元降低数据传输时延,提高***可靠性。
所述网络通讯模块采用以光纤或者电缆为传输介质的以太网传输数据,具备不少于1路网络接口,可扩展为多路(大于等于2路)网络接口。网络通讯模块采用标准化通讯协议,包括但不限于IEC61850标准协议、DL/T860标准协议、TCP/IP协议、UDP协议等将信号调制解调单元的处理结果传输到后台设备,具备专用通讯协议扩展能力。网络通讯模块能将全光纤电流互感器采样值数据通过网络接口发送到后台,也能将***告警信息通过网络接口发送到后台。该采样值数据和告警信息可以通过不同网口发送,也可以通过相同网口发送。不同网口的功能可以通过后台进行配置。网口传输介质可以为光纤或者电缆。
外部同步模块包括信号源控制模块及连接于信号源控制模块输入端的GPS信号解码模块、北斗信号解码模块、以太网对时信号解码模块、本地同步信号产生模块、秒脉冲解码模块、IRIG-B码解码模块;信号源控制模块输出端接***采样脉冲生成模块,***采样脉冲生成模块输出至***数据同步处理模块。
所述本地同步信号生成模块用于产生本地同步信号,在没有外部同步信号接入时,***将采用本地同步信号。
所述信号源控制模块用于选择外部信号源,根据后台配置,准确选择需要的外部同步信号源或者内部信号源。
所述***采样脉冲生成模块,用于将同步信号转换为***同步信号,根据***设置,可以将同步信号分为4000Hz、8000Hz、12800Hz等脉冲信号,也可以根据后台配置,生成其余频率的采样脉冲,用于对***数据的采样和同步。
所述***数据同步处理模块,包含但不限于以下三种处理方式:一是同步采样方式,即***采样值输出时刻与采样脉冲完全同步,当采样脉冲到来时,立即产生采样信号。二是采样值与同步脉冲不同步,利用插值方法,将采样值数据插值到采样脉冲到来时刻。三是在方式一的基础上增加预采样功能,通过***实时计算采样需要时间,通过提前采样,确保***采样脉冲到来时,采样数据也刚准备好,达到同时输出的效果。
所述的通讯处理单元包括合并单元通讯模块。改进之后,光纤电流互感器同时具备网络通讯模块,合并单元通讯模块,外部同步对时模块,也可以只具备网络通讯模块和外部同步对时模块。
所述合并单元通讯模块采用电力行业标准的FT3协议输出,实现与现有合并单元的兼容性。硬件上支持可扩展为其余串行通讯协议。
所述主控模块主要完成信号调制解调、同步信号处理、网络通讯处理、合并单元通讯处理等功能。实现有效信号的解调,并以解调结果为基础,计算反馈数值大小并反馈。另外将解调结果进行积分和滤波数据处理后,作为计算结果输出到后台设备中。
所述主控模块采用处理器包括但不限于FPGA、DSP、CPU等芯片完成核心处理算法运算,得到反馈数据和采样值。处理器芯片可以为1个或者多个芯片。
所述一种高可靠低时延全光纤电流互感器,不需要与合并单元相连接,可以直接与后台设备通讯,将采样值和告警信号直接传输到后台。减少了合并单元环节,提高了设备可靠性,降低了数据传输时延。
所述一种高可靠低时延全光纤电流互感器,具备同步功能,能实现与电网数据的同步传输,做到信息及时准确反馈。
本发明具有以下有益效果:1)全光纤电流互感器具备网络通讯功能,不需要合并单元转发数据,降低网络传输时延,提高***的可靠性;(2)具备同步信号接收功能,能实时接收外部同步信号,实现设备间数据同步;(3)具备数据同步处理功能,可以实现多种同步处理方式,适应不同的应用场景。(4)具备将告警信息直接传输到后台的能力,方便故障信息传输。(5)具备多网口扩展功能,能同时进行多路网口收发。
说明书附图
图1为本发明***总体功能单元示意图;
图2为本发明***详细功能模块示意图;
图3为本发明外部同步模块功能示意图;
图4为本发明外部设备连接示意图;
1-通讯处理单元;2-信号调制解调单元;3-光路敏感单元;
11-外部同步模块;12-网络通讯模块;13-合并单元通讯模块;
21-探测器;22-采样调理模块;23-模数转换模块;24-主控模块;25-增益控制模块;26-数模转换模块;27-反馈调理模块;
31-光源驱动模块;32-光源;33-耦合器/环形器;34-起偏器;35-调制器;36-延迟环;37-传感环;
111-GPS信号解码模块;112-北斗信号解码模块;113-以太网对时信号解码模块;114-本地同步信号产生模块;115-秒脉冲解码模块;116-信号源控制模块;117-IRIG-B码解码模块;118-***采样脉冲生成模块;119-***数据同步处理模块;
A11-同步源1;A12-同步源2;A21-同步接口1;A22-同步接口2;
B11-合并单元1;B12-合并单元2;B21-合并单元接口1;B22-合并单元接口2;
C11-保护装置;C12-测量装置;C13-其他装置;C21-网口1;C22-网口2;C23-网口n;
E0-高可靠低时延全光纤电流互感器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明一种高可靠低时延全光纤电流互感器做进一步的说明。
如图1所示为本发明一种高可靠低时延全光纤电流互感器总体功能单元示意图。***中包含通讯处理单元1,完成与通讯相关的处理功能;信号调制解调单元2,完成***信号控制,外部信号处理等功能;光路敏感单元3,用于完成电流信号敏感功能。
如图2所示为本发明一种高可靠低时延全光纤电流互感器***详细功能模块示意图,本***中包括外部同步模块11,用于管理外部同步信号,并将***数据与外部同步信号进行对齐处理;网络通讯模块12,用于实现数据的收发功能,该模块包含一个或者多个(例如3个、6个、9个等),该接口可以与后台设备相连接,通过该模块能取代合并单元,减少设备使用数量;合并单元通讯模块13,完成将互感器数据传输到合并单元的功能,该模块能保证设备能正常兼容现有***体系;探测器21,实现光信号转换为电信号,便于后续信号处理;采样调理模块22,进行小信号的变换,使得电压值满足模数转换模块23输入信号的要求,并具备外部干扰的抑制和防护功能;模数转换模块23,主要完成将模拟信号转换为数字信号的功能,便于后续进行调制解调运算;主控模块24,完成互感器有用信号的调制和解调,闭环反馈、增益控制、接口通讯、同步控制等功能,是核心处理模块;增益控制模块25,用于控制反馈链路增益,减小全温范围内误差;数模转换模块26,完成数字信号转换为模拟信号功能,用于控制相位调制器;反馈调理模块27,完成反馈信号幅度调整,使其满足相位调制器电压要求;光源驱动模块31,产生光源32需要的驱动电流信号,温控电流信号,使其工作在最佳状态;光源32,产生整个光路信号传输所需要的光信号;耦合器/环形器33,完成光路定向传输功能;起偏器34,完成线偏光转换功能;调制器35,完成电信号转换为光相位变化功能,调制器35与起偏器34之间采用45°熔接;延迟环36,提高光传输时间,降低对模数转换器件的要求;传感环37,用于敏感电流变化,将电流值大小转换为光信号的相位变化。
如图3所示为本发明一种高可靠低时延全光纤电流互感器外部同步模块功能示意图,该模块包含GPS信号解码模块111,完成GPS信号的接收和解码;北斗信号解码模块112,完成北斗信号的接收和解码;以太网对时信号解码模块113,以太网对时信号的接收和解码;本地同步信号产生模块114,用于利用***时钟产生同步信号,在外部没有同步信号输入时,保证***正常工作;秒脉冲解码模块115,完成外部输入秒脉冲信号的解码;信号源控制模块116,用于控制***同步信号的输入类型和输入来源,可根据后台配置进行设置;IRIG-B码解码模块117,完成IRIG-B信号的接收和解码;***采样脉冲生成模块118,根据信号源控制模块116输出的同步信号,按照***配置的采样率要求,生成采样同步信号;***数据同步处理模块119,根据***同步方式设置,按照采样同步信号进行。
如图4所示为本发明一种高可靠低时延全光纤电流互感器外部设备连接示意图,外部设备包括同步源1A11,与同步接口1A21连接,用于连接外部同步信号,该接口支持同步信号类型配置,也可支持类型自动识别;同步源2A12,同步接口2A22连接,其功能与外部设备包括同步源1A11相同;合并单元1B11,与合并单元接口1B21连接,用于将互感器数据传输到合并单元,然后通过合并单元再到达后台设备,该接口可以提高互感器的兼容性能;合并单元2B12,与合并单元接口2B22连接;保护装置C11,与网口1C21相连接;测量装置C12,与网口2C22相连接;其他装置C13,与网口n C23相连接;网口1C21、网口2C22、网口n C23用于将互感器数据直接和后台连接,之间不需要合并单元。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种高可靠低时延全光纤电流互感器,包括信号调制解调单元及光路敏感单元,所述信号调制解调单元包括光电探测器、采样信号调理模块、模数转换模块、主控模块、数模转换模块、反馈调理模块、增益控制模块;所述光路敏感单元包括光源驱动模块、光源、耦合器、起偏器、调制器、延迟环、传感环;其特征在于:还包括通讯处理单元,所述通讯处理单元包含与主控模块相接的外部同步模块、网络通讯模块。
2.根据权利要求1所述的高可靠低时延全光纤电流互感器,其特征在于:外部同步模块包括信号源控制模块及连接于信号源控制模块输入端的GPS信号解码模块、北斗信号解码模块、以太网对时信号解码模块、本地同步信号产生模块、秒脉冲解码模块、IRIG-B码解码模块;信号源控制模块输出端接***采样脉冲生成模块,***采样脉冲生成模块输出至***数据同步处理模块。
3.根据权利要求1所述的高可靠低时延全光纤电流互感器,其特征在于:所述的通讯处理单元包括合并单元通讯模块。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |