本實用新型涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器。

背景技術(shù)：

電流互感器在電網(wǎng)中起著精確快速測量電流的作用，是智能電網(wǎng)的核心設(shè)備。電子式電流互感器是綜合利用現(xiàn)代微電子、計算機及光電技術(shù)發(fā)展起來的新型互感器，能夠解決傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、安全性差的難題?；诜ɡ诖殴庑?yīng)的全光纖電流互感器能夠?qū)Ω邏弘娏鲗崿F(xiàn)非介入式傳感測量，與“互感”原理完全不同，采用數(shù)字控制技術(shù)，具有安全、準(zhǔn)確、交直流兼容測量等特點，是高壓電子式電流互感器的主要發(fā)展方向。

目前通常的全光纖電流互感器技術(shù)方案是通過一個相位調(diào)制器實現(xiàn)電流信號的檢測，從而大大提高了互感器的測量精度與長期穩(wěn)定性。如圖1所示的傳統(tǒng)的全光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)圖，包括光源1、分光器2、相位調(diào)制器3、傳感元件4、光電探測器5、AD轉(zhuǎn)換電路6、數(shù)字信號處理單元7和DA轉(zhuǎn)換電路8等器件。其中，相位調(diào)制器3、分光器2、光電探測器5、AD轉(zhuǎn)換電路6、數(shù)字信號處理單元7和DA轉(zhuǎn)換電路8形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。光源1發(fā)出的光通過分光器2進入相位調(diào)制器3，在相位調(diào)制器3中經(jīng)相位偏置和相位補償后通過保偏光纖進入傳感元件4(Y型光電相位調(diào)制器需要經(jīng)過一支保偏耦合器或分束器合光后與傳感元件4相連)，傳感元件4通常由1/4波片41、傳感光纖環(huán)42和反射鏡43組成，偏振光在傳感元件4中經(jīng)反射鏡43反射后沿原光路返回至分光器2的另一端，攜帶相位差信息的光被光電探測器5探測轉(zhuǎn)為電壓信號，數(shù)字信號處理單元7控制AD轉(zhuǎn)換電路6對光電探測器5的輸出電壓進行采樣，把采樣值進行數(shù)據(jù)處理后得到被測電流值并輸出，同時控制一個DA轉(zhuǎn)換電路8把偏置相位施加至相位調(diào)制器3，完成一個周期的調(diào)制解調(diào)。

在智能電網(wǎng)的實際應(yīng)用中，對電子式電流互感器的配置提出了雙重化的要求。在Q/GDW_441-2010《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》6.3.1規(guī)定：“電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙AD系統(tǒng)接入MU，每個MU輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進入一套保護裝置，以滿足雙重化保護相互完全獨立的要求?！贬槍τ性措娮邮诫娏骰ジ衅鳎錇閱蜗駻D轉(zhuǎn)換電路采集數(shù)據(jù)的方式，很容易實現(xiàn)對一路傳感信號的雙AD采集。而對于全光纖電流互感器，由于采用了閉環(huán)反饋的信號處理方式，除AD轉(zhuǎn)換電路外，還有DA轉(zhuǎn)換電路，相位調(diào)制器均只有一對調(diào)制電極對外連接，只能由一塊DA轉(zhuǎn)換電路與其相連，閉環(huán)反饋的DA轉(zhuǎn)換電路與相位調(diào)制器的具體連接是將DA轉(zhuǎn)換電路的輸出通過線纜(一根地線和一根調(diào)制信號線)分別對應(yīng)連接相位調(diào)制器對外開放的兩電極端頭(一個地電極和一個調(diào)制電極)，且DA轉(zhuǎn)換電路輸出的電流數(shù)值是積分處理的數(shù)據(jù)，難以通過增加AD轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)雙AD采樣，即難以實現(xiàn)對采樣電路整體雙重化的目的。因此，在《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》中對于閉環(huán)方式的全光纖電流互感器規(guī)定為“每套FOCT內(nèi)宜配置四個保護用傳感元件，由四路獨立的采樣系統(tǒng)進行采集(單A/D系統(tǒng))，每兩路采樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過各自通道輸出至同一MU”，如圖2所示的配置圖，圖中未顯示出相位調(diào)制器、分光器、光源和光電探測器等光學(xué)部件，數(shù)字信號處理單元采用FPGA。綜上原因，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的配置方式使全光纖電流互感器的用量加倍，滿足雙采樣雙重化要求需要采用四套獨立的全光纖電流互感器，使得應(yīng)用成本加倍，尤其是相位調(diào)制器、分光器、光源和光電探測器等昂貴光學(xué)部件要準(zhǔn)備四套，導(dǎo)致許多用戶難以接受，嚴(yán)重阻礙了全光纖電流互感器的推廣應(yīng)用。而且這種配置方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、安裝繁瑣，在變電站里大批量裝備時不具備良好的實施性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有的全光纖電流互感器雙重化設(shè)計不足在配置應(yīng)用成本加倍以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜和體積大等問題，提供一種基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，采用單一光路，雙AD采樣并分別解調(diào)，以及同步配合方波控制DA轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，解決FOCT雙重化配置的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低和集成度高等優(yōu)點。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，其特征在于，包括相位調(diào)制模塊、光電探測器、第一AD轉(zhuǎn)換電路、第二AD轉(zhuǎn)換電路和雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，所述相位調(diào)制模塊包括依次連接的方波控制電路、DA轉(zhuǎn)換電路和相位調(diào)制器，所述相位調(diào)制器設(shè)置于單一光路中，所述第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路均連接光電探測器和雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，所述雙采樣數(shù)據(jù)處理單元與方波控制電路中的時序信號同步；

所述第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出分別進行獨立采樣后將兩路采樣數(shù)據(jù)均輸入至雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，所述雙采樣數(shù)據(jù)處理單元對兩路采樣數(shù)據(jù)分別解調(diào)計算得到各自光強差進而得到兩路電流值并分別進行電流補償處理，所述雙采樣數(shù)據(jù)處理單元還將同步信號發(fā)送至方波控制電路，所述方波控制電路產(chǎn)生方波調(diào)制信號并經(jīng)由DA轉(zhuǎn)換電路輸入至相位調(diào)制器進行相位調(diào)制。

所述方波控制電路采用π/2，0，π/2，0的方波進行偏置調(diào)制生成方波調(diào)制信號。

所述雙采樣數(shù)據(jù)處理單元包括第一解調(diào)模塊、第二解調(diào)模塊、第一補償模塊和第二補償模塊，所述第一解調(diào)模塊分別連接第一AD轉(zhuǎn)換電路和第一補償模塊，所述第二解調(diào)模塊分別連接第二AD轉(zhuǎn)換電路和第二補償模塊，所述第一解調(diào)模塊和第二解調(diào)模塊均與方波控制電路中的時序信號同步；

所述第一解調(diào)模塊接收第一AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)制波的不同形態(tài)所對應(yīng)的偏置調(diào)制干涉解調(diào)計算后得到相應(yīng)的光強差，進而根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)得到第一路被測電流值；所述第一補償模塊進行電流補償并輸出補償后的第一路被測電流值；所述第二解調(diào)模塊接收第二AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)制波的不同形態(tài)所對應(yīng)的偏置調(diào)制干涉解調(diào)計算后得到相應(yīng)的光強差，進而根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)得到第二路被測電流值；所述第二補償模塊進行電流補償并輸出補償后的第二路被測電流值。

所述第一補償模塊包括相互連接的第一溫度補償模塊和第一線性補償模塊，所述第一溫度補償模塊連接第一解調(diào)模塊，所述第一溫度補償模塊和第一線性補償模塊依次進行第一路被測電流值的溫度補償和線性補償后輸出補償后的第一路被測電流值；

和/或，所述第二補償模塊包括相互連接的第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊，所述第二溫度補償模塊連接第二解調(diào)模塊，所述第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊依次進行第二路被測電流值的溫度補償和線性補償后輸出補償后的第二路被測電流值。

所述光電探測器包括第一光電探測器和第二光電探測器，所述第一光電探測器與第一AD轉(zhuǎn)換電路相連，所述第二光電探測器與第二AD轉(zhuǎn)換電路相連。

還包括第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，所述光電探測器通過第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路分別連接第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路以分別進行信號放大調(diào)理后再獨立采樣。

還包括第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，所述第一光電探測器通過第一調(diào)理電路連接第一AD轉(zhuǎn)換電路以將第一光電探測器輸出的信號放大調(diào)理后再輸入至第一AD轉(zhuǎn)換電路采樣，所述第二光電探測器通過第二調(diào)理電路連接第二AD轉(zhuǎn)換電路以將第二光電探測器輸出的信號放大調(diào)理后再輸入至第二AD轉(zhuǎn)換電路采樣。

所述單一光路還包括光源、第一分束器和光纖延遲線，所述光源、第一分束器、相位調(diào)制模塊和光纖延遲線依次連接，所述相位調(diào)制器為直波導(dǎo)或Y波導(dǎo)，當(dāng)相位調(diào)制器為直波導(dǎo)時，所述相位調(diào)制模塊還包括偏振器，所述第一分束器通過偏振器連接直波導(dǎo)，所述偏振器0°熔接直波導(dǎo)；當(dāng)相位調(diào)制器為Y波導(dǎo)時，所述相位調(diào)制模塊還包括第二分束器，所述第一分束器的一個管腳連接Y波導(dǎo)的合路端，所述Y波導(dǎo)的一個分路端0°熔接至第二分束器的一個管腳，所述Y波導(dǎo)的另一個分路端0°或90°熔接至第二分束器的另一個管腳，所述第二分束器的第三個管腳連接光纖延遲線。

本實用新型的技術(shù)效果如下：

本實用新型提供的基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，通過兩個AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出進行獨立采樣后，由雙采樣數(shù)據(jù)處理單元分別解調(diào)計算得到各自相應(yīng)的光強差進而根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)計算得到兩路電流值并進行電流補償處理，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元還將同步信號發(fā)送至方波控制電路，由方波控制電路產(chǎn)生方波調(diào)制信號并經(jīng)由DA轉(zhuǎn)換電路輸入至相位調(diào)制器進行相位調(diào)制。本實用新型的全光纖電流互感器采用單一光路，雙AD采樣并分別解調(diào)，以及同步配合方波控制DA轉(zhuǎn)換的硬件結(jié)構(gòu)，各硬件結(jié)構(gòu)相互配合，協(xié)同工作，能夠輸出兩路互相獨立、互不干擾的互感器數(shù)據(jù)，以集成的方式同時實現(xiàn)了兩臺現(xiàn)有的獨立FOCT產(chǎn)品的功能，獲得的兩路測量電流數(shù)據(jù)輸出實現(xiàn)雙重化配置要求，在應(yīng)用時本實用新型FOCT產(chǎn)品將雙采樣數(shù)據(jù)處理單元輸出的兩路FOCT數(shù)據(jù)連接MU合并單元，兩套本實用新型的全光纖電流互感器即可輸出四路FOCT數(shù)據(jù)，進而連接兩個MU合并單元，故在應(yīng)用中只要采用兩套本實用新型的FOCT產(chǎn)品即可滿足智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范中的雙重化要求，避免了現(xiàn)有技術(shù)需要四臺獨立的FOCT產(chǎn)品一起安裝導(dǎo)致的配置復(fù)雜、體積大以及成本高等問題，減少使用相位調(diào)制器、分光器、光源和光電探測器等光學(xué)部件，故節(jié)省了光學(xué)部件的成本，并能夠解決FOCT雙重化配置的問題，在一路AD轉(zhuǎn)換電路出現(xiàn)故障時，對另外一路完全沒有影響，實現(xiàn)獨立雙采樣的功能，能夠滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低和集成度高等優(yōu)點，在變電站里大批量裝備時具有良好的實施性。

設(shè)置方波控制電路采用π/2，0，π/2，0的方波進行偏置調(diào)制生成方波調(diào)制信號，該結(jié)構(gòu)的方波控制電路的結(jié)構(gòu)簡單制作方便，工作方式采用方波偏置調(diào)制抗干擾能力強。優(yōu)選設(shè)置雙采樣數(shù)據(jù)處理單元包括第一解調(diào)模塊、第二解調(diào)模塊、第一補償模塊和第二補償模塊，實質(zhì)為第一解調(diào)電路、第二解調(diào)電路、第一補償電路和第二補償電路，各電路部件分工明確，協(xié)同工作，提高效率，且模塊化搭建架構(gòu)檢測維護方便。

進一步優(yōu)選設(shè)置第一補償模塊包括相互連接的第一溫度補償模塊和第一線性補償模塊，第二補償模塊包括相互連接的第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊，各相應(yīng)的溫度補償模塊實質(zhì)為溫度補償電路，能夠?qū)ψ鳛殚_環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)的電流值在高低溫下的變化誤差修正，實現(xiàn)電流值的溫度補償，各相應(yīng)的線性補償模塊實質(zhì)為線性補償電路，能夠進行電流值的線性補償，保證互感器在保護電流下能夠滿足復(fù)合誤差的要求，提高互感器的測量精度。

優(yōu)選設(shè)置第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，均對光電探測器輸出的電壓信號進行如濾波和放大等調(diào)理，保證信號質(zhì)量，調(diào)理后的高質(zhì)量信號再分別被第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路進行采樣，也使得采樣的樣本質(zhì)量和后續(xù)解調(diào)計算處理的準(zhǔn)確度得到保證，進一步提高互感器工作效率和測量精度。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的全光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有的全光纖電流互感器在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的配置結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為方波控制電路工作原理圖。

圖5為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號列示如下：

1－光源；2－分光器；3－相位調(diào)制器；31－Y波導(dǎo)；4－傳感元件；41－1/4波片；42－傳感光纖環(huán)；43－反射鏡；5－光電探測器；6－AD轉(zhuǎn)換電路；7－數(shù)字信號處理單元；8－DA轉(zhuǎn)換電路；9－光纖延遲線；10－偏振器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。

本實用新型涉及一種基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，用于電力系統(tǒng)中的電流測量，通常包括光路部分和電路部分(簡稱光路和電路)，如圖3所示，光路通常包括光源、分光器件(可采用如圖3所示的分束器，也可以采用耦合器、環(huán)形器等)、相位調(diào)制器、光纖延遲線9和傳感元件4和光電探測器，傳感元件4通常由1/4波片41、傳感光纖環(huán)42和反射鏡43組成。其中，設(shè)置于單一光路中的相位調(diào)制器屬于相位調(diào)制模塊的部件，相位調(diào)制模塊包括依次連接的方波控制電路、DA轉(zhuǎn)換電路和相位調(diào)制器。針對電路：包括第一AD轉(zhuǎn)換電路、第二AD轉(zhuǎn)換電路、雙采樣數(shù)據(jù)處理單元以及相位調(diào)制模塊中的方波控制電路和DA轉(zhuǎn)換電路，第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路均連接光電探測器和雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元與方波控制電路中的時序信號同步。第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路對光電探測器的輸出分別進行獨立采樣后將兩路采樣數(shù)據(jù)均輸入至雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元對兩路采樣數(shù)據(jù)分別解調(diào)計算得到各自光強差進而得到兩路作為開環(huán)解調(diào)處理數(shù)據(jù)的電流值并分別進行電流補償處理，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元還將同步信號發(fā)送至方波控制電路，方波控制電路產(chǎn)生方波調(diào)制信號并經(jīng)由DA轉(zhuǎn)換電路輸入至相位調(diào)制器進行相位調(diào)制；雙采樣數(shù)據(jù)處理單元將獲得的兩路補償后的被測電流值輸出，可輸出至合并單元MU，這樣，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元輸出兩路FOCT數(shù)據(jù)。電路中的各組成均為硬件電路結(jié)構(gòu)，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元實際為數(shù)字信號處理電路，可采用FPGA來實現(xiàn)，并具有解調(diào)電路和補償電路的功能。本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路具有特定結(jié)構(gòu)，采用單一光路，包括第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路，還具有特定工作的雙采樣數(shù)據(jù)處理單元，雙AD采樣并分別解調(diào)，以及同步配合方波控制DA轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，解決FOCT雙重化配置的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低和集成度高等優(yōu)點。

圖5為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的電路的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例中，雙采樣數(shù)據(jù)處理單元包括第一解調(diào)模塊、第二解調(diào)模塊、第一補償模塊和第二補償模塊，第一解調(diào)模塊分別連接第一AD轉(zhuǎn)換電路和第一補償模塊，第二解調(diào)模塊分別連接第二AD轉(zhuǎn)換電路和第二補償模塊，第一解調(diào)模塊和第二解調(diào)模塊均與方波控制電路中的時序信號同步；各解調(diào)模塊實質(zhì)為解調(diào)電路，各補償模塊實際為補償電路，也就是說，第一解調(diào)模塊、第二解調(diào)模塊、第一補償模塊和第二補償模塊也可依次稱為第一解調(diào)電路、第二解調(diào)電路、第一補償電路和第二補償電路。方波控制電路的工作原理圖如圖4所示，偏置調(diào)制采用π/2，0，π/2，0的方波調(diào)制方式，或者說是采用π/2，0，π/2，0的方波進行偏置調(diào)制生成方波調(diào)制信號，一時間段τ的偏置Φb為π/2，接下來一時間段τ的偏置Φb為0，其中AD1采樣時序和AD2采樣時序即為第一AD轉(zhuǎn)換電路采樣時序和第二AD轉(zhuǎn)換電路采樣時序。第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路分別對光電探測器的輸出電壓進行采樣，第一解調(diào)模塊接收第一AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)制波的不同形態(tài)所對應(yīng)的偏置調(diào)制干涉解調(diào)計算后得到相應(yīng)的光強差，進而根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)得到第一路被測電流值；第一補償模塊進行電流補償并輸出補償后的第一路被測電流值；第二解調(diào)模塊接收第二AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)制波的不同形態(tài)所對應(yīng)的偏置調(diào)制干涉解調(diào)計算后得到相應(yīng)的光強差，進而根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)得到第二路被測電流值；第二補償模塊進行電流補償并輸出補償后的第二路被測電流值。

故第一解調(diào)模塊和第二解調(diào)模塊的工作原理相同，只是因為接收到的各自對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換電路的采樣數(shù)據(jù)的差異，使得各自解調(diào)計算得到的光強差會不相同，進而得出的各路的被測電流值有差異，當(dāng)然可能只是細微差異。下面以第一解調(diào)模塊的工作步驟進行詳細描述：

第一解調(diào)模塊根據(jù)調(diào)制波的形態(tài)可見0，1態(tài)所對應(yīng)的調(diào)制偏置分別為π/2，-π/2，根據(jù)光纖電流互感器干涉公式有：

其中，P₀，P₁為0，1態(tài)干涉光強，P為輸入光強，φ_I為法拉第效應(yīng)產(chǎn)生的相移。

光強差ΔP＝P₁-P₀＝2P sin(φ_I)≈2Pφ_I (3)

根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)有：

φ_I＝nVI (4)

其中，n為光纖匝數(shù)(傳感元件4中的傳感光纖環(huán)42的光纖匝數(shù))，V為光纖的Verdet常數(shù)，I為穿傳感光纖環(huán)的電流值，代入公式(3)得

ΔP≈2PnVI (5)

則

其中為全光纖電流互感器的標(biāo)度因數(shù)。

即，第一解調(diào)模塊進行解調(diào)計算處理得到電流值I，例如I1。同理，第二解調(diào)模塊也根據(jù)第二AD轉(zhuǎn)換電路發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合上述公式(1)—(6)，解調(diào)計算處理得到電流值I，例如I2。

第一補償模塊對第一解調(diào)模塊得到的電流值進行電流補償并輸出補償后的第一路被測電流值，進一步優(yōu)選地，第一補償模塊包括相互連接的第一溫度補償模塊和第一線性補償模塊，第一溫度補償模塊連接第一解調(diào)模塊，第一溫度補償模塊和第一線性補償模塊依次進行第一路被測電流值的溫度補償和線性補償后輸出補償后的第一路被測電流值。第二補償模塊對第二解調(diào)模塊得到的電流值進行電流補償并輸出補償后的第二路被測電流值，進一步優(yōu)選地，第二補償模塊包括相互連接的第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊，第二溫度補償模塊連接第二解調(diào)模塊，第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊依次進行第二路被測電流值的溫度補償和線性補償后輸出補償后的第二路被測電流值。特別說明的是，各溫度補償模塊實質(zhì)為溫度補償電路，各線性補償模塊實質(zhì)為線性補償電路，也就是說，第一溫度補償模塊、第一線性補償模塊、第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊也可依次稱為第一溫度補償電路、第一線性補償電路、第二溫度補償電路和第二線性補償電路。第一補償模塊和第二補償模塊的工作原理相同，下面以第一補償模塊的工作步驟進行詳細描述：

第一溫度補償模塊進行溫度補償方法：

在公式(6)中，參數(shù)Verdet常數(shù)V、輸入光強P在高低溫下均可能發(fā)生變化，為了高低溫下獲得較好的測量性能，可以將本實用新型全光纖電流互感器置于高低溫箱內(nèi)，通過高低溫試驗建立其溫度模型，然后通過軟件進行溫度修正，也就是建立K隨溫度T變化的模型K(T)，并進行溫度補償。

即I_T＝K(T)·ΔP (7)

其中I_T為進行溫度補償后的電流值。

第一線性補償模塊進行線性補償方法：

由公式(3)～(5)知，干涉光強與電流I之間是正弦關(guān)系，在電流I較小時，具有較好的線性度。在電流I逐步增大時，線性度變差，為提高系統(tǒng)的測量精度，則需要進行線性度補償。

由于n、V等參數(shù)為已知，I為經(jīng)過溫度補償后的電流值，由公式(6)得：

令由公式(3)得

φ_I＝arcsin(X) (9)

將公式(9)按泰勒級數(shù)展開略去3階以上分量得：

由于φ_I＝nVI_n，此處I_n為經(jīng)過線性補償后的電流值，即最終的輸出電流值。

則

將X＝nVI_T代入式(11)得

可按公式(12)對輸出電流進行線性補償后作為全光纖電流互感器的最終輸出，保證互感器在保護電流下能夠滿足復(fù)合誤差的要求，提高互感器的測量精度。同理，第二補償模塊經(jīng)過內(nèi)部的第二溫度補償模塊和第二線性補償模塊的工作，結(jié)合上述公式，對電流值依次進行溫度補償和線性補償，得到另一路補償后的被測電流值作為全光纖電流互感器的最終輸出。兩路補償后的被測電流值輸出，均保證互感器在保護電流下能夠滿足復(fù)合誤差的要求，提高互感器的測量精度。本實用新型的全光纖電流互感器，根據(jù)用戶要求，按照規(guī)定的采樣率，統(tǒng)一輸出包含兩個通道數(shù)據(jù)的FOCT數(shù)據(jù)幀，最終實現(xiàn)了雙重化配置、雙AD采樣的應(yīng)用需求，輸出的電流數(shù)據(jù)可用于高頻測量的電流值。

圖5所示實施例采用的相位調(diào)制器為直波導(dǎo)，此時相位調(diào)制模塊除了包括直波導(dǎo)、DA轉(zhuǎn)換電路和方波控制電路外，還包括偏振器10，全光纖電流互感器的單一光路中的光源、分束器、偏振器10、直波導(dǎo)和光纖延遲線9依次連接，偏振器10在制作時0°熔接直波導(dǎo)。除上述實施例外，本實用新型的相位調(diào)制器也可以采用Y波導(dǎo)工作，如圖6所示實施例，當(dāng)相位調(diào)制器為Y波導(dǎo)時，相位調(diào)制模塊除了包括Y波導(dǎo)、DA轉(zhuǎn)換電路和方波控制電路外，還包括第二分束器，全光纖電流互感器的單一光路中的光源、第一分束器、Y波導(dǎo)31、第二分束器和光纖延遲線9依次連接，在制作時，第一分束器的一個管腳連接Y波導(dǎo)31的合路端，Y波導(dǎo)31的一個分路端0°熔接至第二分束器的一個管腳，Y波導(dǎo)31的另一個分路端0°或90°熔接至第二分束器的另一個管腳，第二分束器的第三個管腳連接光纖延遲線9。

針對本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，還可以優(yōu)選設(shè)置第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，如圖6所示的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，還包括第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，光電探測器通過第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路分別連接第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路以分別進行信號放大等調(diào)理后再獨立采樣。第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路均能夠?qū)怆娞綔y器輸出的電壓信號進行如濾波和放大等調(diào)理，保證信號質(zhì)量，調(diào)理后的高質(zhì)量信號再分別被第一AD轉(zhuǎn)換電路和第二AD轉(zhuǎn)換電路進行采樣，也使得采樣的樣本質(zhì)量和后續(xù)解調(diào)計算處理的準(zhǔn)確度得到保證，進一步提高互感器工作效率和測量精度。

圖7為本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例所述光路中的光電探測器包括第一光電探測器和第二光電探測器，第一光電探測器與第一AD轉(zhuǎn)換電路相連，第二光電探測器與第二AD轉(zhuǎn)換電路相連。該實施例中的分束器可采用3*1分束器、3*2分束器或3*3分束器，當(dāng)然也可以采用兩個2*2分束器的結(jié)合等等。當(dāng)全光纖電流互感器采用兩個光電探測器和兩個調(diào)理電路時，即包括第一光電探測器、第二光電探測器、第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路，此時，第一光電探測器通過第一調(diào)理電路連接第一AD轉(zhuǎn)換電路以將第一光電探測器輸出的信號放大和濾波等調(diào)理后再輸入至第一AD轉(zhuǎn)換電路采樣，第二光電探測器通過第二調(diào)理電路連接第二AD轉(zhuǎn)換電路以將第二光電探測器輸出的信號放大和濾波等調(diào)理后再輸入至第二AD轉(zhuǎn)換電路采樣。

本實用新型基于單一光路的開環(huán)獨立雙采樣回路的全光纖電流互感器，針對當(dāng)前FOCT雙重化設(shè)計的不足，提出一種單一光路、雙AD采樣并分別解調(diào)，以及同步配合方波控制DA轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，解決FOCT雙重化配置的問題，該方案共用一套光路，節(jié)省大量光學(xué)部件，可集成共用一套信號處理電路板，輸出兩路互相獨立，互不干擾的互感器數(shù)據(jù)，即為兩路被測電流值，以集成的方式同時實現(xiàn)了兩臺獨立FOCT產(chǎn)品的功能。本實用新型的方案具備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、集成度高等優(yōu)點。

應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實施方式可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當(dāng)中。