一種利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法及裝置，屬于電力自動(dòng)化領(lǐng)域。其特征在于：一信號(hào)發(fā)送單元（1）和與信號(hào)發(fā)送單元（1）通過(guò)光纖連接的信號(hào)接收單元（2），包括如下步驟：輸入待傳輸?shù)哪M電信號(hào)并進(jìn)行記錄；生成標(biāo)尺信號(hào)并發(fā)送；波形混合模塊耦合形成混合電信號(hào)；混合電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為混合光信號(hào)；混合光信號(hào)的傳輸；混合光信號(hào)的接收及轉(zhuǎn)換；混合電信號(hào)的分離及分別發(fā)送；衰減后的標(biāo)尺信號(hào)以及模擬電信號(hào)的測(cè)量及發(fā)送；標(biāo)尺信號(hào)衰減系數(shù)的計(jì)算及檢驗(yàn)；模擬電信號(hào)的補(bǔ)償、放大及輸出。本發(fā)明提供一種可無(wú)衰減的實(shí)現(xiàn)利用光纖進(jìn)行模擬電信號(hào)傳輸?shù)难b置，以及傳輸精度高，同時(shí)不需要進(jìn)行反饋即可通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)模擬電信號(hào)的方法。
【專利說(shuō)明】一種利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法及裝置，屬于電力自動(dòng)化領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)的電壓、電流采樣中，未經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的原始模擬電信號(hào)因?yàn)橥暾?留了電信號(hào)的原始信息，為電信號(hào)的進(jìn)一步分析提供了方便，但是模擬電信號(hào)在傳輸過(guò)程 中由于傳輸介質(zhì)和環(huán)境的影響，模擬電信號(hào)的傳輸較為困難。
[0003] 光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸距離長(zhǎng)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、重量輕 等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，并且光纖可傳輸數(shù)字信號(hào)，也可傳輸模擬信號(hào)，因此光 纖可以用來(lái)傳輸模擬電信號(hào)。根據(jù)光源器件的發(fā)光特性，當(dāng)流過(guò)光源器件的電流在一定范 圍內(nèi)時(shí)，該電流與光源的發(fā)光強(qiáng)度(輸出光功率）呈近似線性關(guān)系，因此將待傳輸?shù)哪M電 信號(hào)置于光源的發(fā)光特性的線性區(qū)內(nèi)可以利用光纖實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的傳輸。
[0004] 但是，在利用光纖傳輸模擬信號(hào)時(shí)，由于光源的發(fā)光效率損耗、光纖連接器損耗、 光纖衰減損耗、光電檢測(cè)器的效率損耗，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖后，在光接收端得到的是一個(gè)衰 減的模擬信號(hào)。此外，光纖通信系統(tǒng)中光源的發(fā)光功率、光電檢測(cè)器的響應(yīng)度及光纖的衰減 損耗在其所處環(huán)境的溫度變化時(shí)也會(huì)變化，導(dǎo)致了同一個(gè)光纖通信系統(tǒng)在不同溫度時(shí)對(duì)同 一個(gè)信號(hào)的衰減程度也是不同的。因此，利用光纖傳送模擬量的技術(shù)難點(diǎn)在于衰減損耗的 不可確定性，因此嚴(yán)重影響了測(cè)量、傳輸?shù)木取?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可無(wú)衰減的實(shí)現(xiàn)利 用光纖進(jìn)行模擬電信號(hào)傳輸?shù)难b置，以及傳輸精度高，同時(shí)不需要進(jìn)行反饋即可通過(guò)光纖 實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)模擬電信號(hào)的方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方 法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟a，待傳輸?shù)哪M電信號(hào)II以及由標(biāo)尺信號(hào)生成模塊根據(jù)模擬電信號(hào)II生成的標(biāo) 尺信號(hào)12分別進(jìn)入波形混合模塊的輸入端，波形混合模塊將兩路信號(hào)耦合形成混合電信 號(hào)13 ; 步驟b，混合電信號(hào)13進(jìn)入電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，由電光轉(zhuǎn)換器將混合電信號(hào)13轉(zhuǎn)換 為混合光信號(hào)S1，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)-光信號(hào)的轉(zhuǎn)換； 步驟C，混合光信號(hào)S1進(jìn)入第一光纖連接器的輸入端，通過(guò)第一光纖連接器以及與之 連接的光纖進(jìn)行傳輸； 步驟d，第二光纖連接器將接收到的由光纖傳送來(lái)的混合光信號(hào)S1'送入光電轉(zhuǎn)換器， 由光電轉(zhuǎn)換器將混合光信號(hào)S1'轉(zhuǎn)換為混合電信號(hào)13'，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)-電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，之后 將混合電信號(hào)13'送入波形分離模塊； 步驟e，波形分離模塊將混合電信號(hào)13'分離成模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'后，將 模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'送入信號(hào)測(cè)量模塊，同時(shí)將模擬電信號(hào)ΙΓ送入補(bǔ)償放大 模塊； 步驟f，信號(hào)測(cè)量模塊分別測(cè)量出模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'的幅值和相位角，并 模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'的幅值和相位角送入計(jì)算檢查模塊； 步驟g，計(jì)算檢查模塊根據(jù)標(biāo)尺信號(hào)12'和標(biāo)尺信號(hào)12的幅值和相位角計(jì)算出標(biāo)尺信 號(hào)12在傳輸過(guò)程中的衰減系數(shù)，并根據(jù)標(biāo)尺信號(hào)12的衰減系數(shù)計(jì)算出模擬電信號(hào)ΙΓ補(bǔ) 償放大后的目標(biāo)參數(shù)； 步驟h，計(jì)算檢查模塊將計(jì)算出的模擬電信號(hào)ΙΓ的目標(biāo)參數(shù)送至補(bǔ)償放大模塊，補(bǔ)償 放大模塊按照模擬電信號(hào)ΙΓ的目標(biāo)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償和放大，并進(jìn)行輸出。
[0007] 優(yōu)選的，所述的標(biāo)尺信號(hào)12的衰減系數(shù)包括分別通過(guò)幅值衰減公式和相位角公 式計(jì)算出的標(biāo)尺信號(hào)12和標(biāo)尺信號(hào)12'之間的幅值衰減系數(shù)和相位角偏移量。
[0008] 優(yōu)選的，所述的幅值衰減公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟a，待傳輸?shù)哪M電信號(hào)II以及由標(biāo)尺信號(hào)生成模塊根據(jù)模擬電信號(hào)II生成的標(biāo) 尺信號(hào)12分別進(jìn)入波形混合模塊的輸入端，波形混合模塊將兩路信號(hào)耦合形成混合電信 號(hào)13 ; 步驟b，混合電信號(hào)13進(jìn)入電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，由電光轉(zhuǎn)換器將混合電信號(hào)13轉(zhuǎn)換 為混合光信號(hào)S1，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)-光信號(hào)的轉(zhuǎn)換； 步驟C，混合光信號(hào)S1進(jìn)入第一光纖連接器的輸入端，通過(guò)第一光纖連接器以及與之 連接的光纖進(jìn)行傳輸； 步驟d，第二光纖連接器將接收到的由光纖傳送來(lái)的混合光信號(hào)S1'送入光電轉(zhuǎn)換器， 由光電轉(zhuǎn)換器將混合光信號(hào)S1'轉(zhuǎn)換為混合電信號(hào)13'，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)-電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，之后 將混合電信號(hào)13'送入波形分離模塊； 步驟e，波形分離模塊將混合電信號(hào)13'分離成模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'后，將 模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'送入信號(hào)測(cè)量模塊，同時(shí)將模擬電信號(hào)ΙΓ送入補(bǔ)償放大 模塊； 步驟f，信號(hào)測(cè)量模塊分別測(cè)量出模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'的幅值和相位角，并 模擬電信號(hào)ΙΓ和標(biāo)尺信號(hào)12'的幅值和相位角送入計(jì)算檢查模塊； 步驟g，計(jì)算檢查模塊根據(jù)標(biāo)尺信號(hào)12'和標(biāo)尺信號(hào)12的幅值和相位角計(jì)算出標(biāo)尺信 號(hào)12在傳輸過(guò)程中的衰減系數(shù)，并根據(jù)標(biāo)尺信號(hào)12的衰減系數(shù)計(jì)算出模擬電信號(hào)ΙΓ補(bǔ) 償放大后的目標(biāo)參數(shù)； 步驟h，計(jì)算檢查模塊將計(jì)算出的模擬電信號(hào)ΙΓ的目標(biāo)參數(shù)送至補(bǔ)償放大模塊，補(bǔ)償 放大模塊按照模擬電信號(hào)ΙΓ的目標(biāo)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償和放大，并進(jìn)行輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法，其特征在于：所述的標(biāo)尺 信號(hào)12的衰減系數(shù)包括分別通過(guò)幅值衰減公式和相位角公式計(jì)算出的標(biāo)尺信號(hào)12和標(biāo)尺 信號(hào)12'之間的幅值衰減系數(shù)和相位角偏移量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法，其特征在于：所述的幅值 衰減公式為： a=A2/A1 其中：A1為標(biāo)尺信號(hào)12的幅值，A2標(biāo)尺信號(hào)12'的幅值，且0. 75〈a〈l ; 所述的相位角公式為： Φ = Φ2-Φ1 其中為標(biāo)尺信號(hào)12的相位角，〇2標(biāo)尺信號(hào)12'的相位角，且-5° <φ〈5°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法，其特征在于：所述的模擬 電信號(hào)ΙΓ的目標(biāo)參數(shù)包括模擬電信號(hào)ΙΓ補(bǔ)償放大后的目標(biāo)幅值以及目標(biāo)相位角。
5. -種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求Γ4所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的方法的裝置，其特征 在于：包括： 一信號(hào)發(fā)送單元（1 )，其輸入端接入待傳輸?shù)哪M信號(hào)，用于將待傳輸?shù)哪M電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為光信號(hào)并進(jìn)行輸出； 一信號(hào)接收單元（2)，其輸入端與所述信號(hào)發(fā)送單元（1)的輸出端通過(guò)光纖連接，接收 信號(hào)發(fā)送單元（1)發(fā)送的光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，并對(duì)該模擬電信號(hào)進(jìn)行放 大、補(bǔ)償及輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的裝置，其特征在于，所述的信號(hào) 發(fā)送單元（1)，包括： 一標(biāo)尺信號(hào)生成模塊，用于生成一個(gè)與所述的待傳輸?shù)哪M信號(hào)匹配的標(biāo)尺信號(hào)； 一波形混合模塊，其兩個(gè)輸入端分別接入所述的待傳輸模擬電信號(hào)和標(biāo)尺信號(hào)，將待 傳輸模擬電信號(hào)以及標(biāo)尺信號(hào)稱合成為混合電信號(hào)； 一電光轉(zhuǎn)換器，其輸入端與波形混合模塊的輸出端相連，將波形混合模塊生成的混合 電信號(hào)轉(zhuǎn)換為混合光信號(hào)； 第一光纖連接器，其輸入端與電光轉(zhuǎn)換器相連，輸出端通過(guò)光纖與所述的信號(hào)接收單 元（2)相連，接收電光轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的混合光信號(hào)并將混合光信號(hào)通過(guò)光纖輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的裝置，其特征在于，所述的信 號(hào)接收單元（2),包括： 第二光纖接收器，其輸入端通過(guò)光纖與所述的第一光纖連接器相連，接收光纖傳送的 混合光信號(hào)； 一光電轉(zhuǎn)換器，其輸入端連接第二光纖連接器的輸出端，將第二光纖連接器接收到的 混合光信號(hào)轉(zhuǎn)換為混合電信號(hào)； 一波形分離模塊，其輸入端與光電轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，將光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的混 合電信號(hào)分離為標(biāo)尺信號(hào)和模擬電信號(hào)； 一信號(hào)測(cè)量模塊，其輸入端與波形分離模塊的一輸出端相連，將波形分離模塊分離出 的標(biāo)尺信號(hào)和模擬電信號(hào)的幅值和相位角進(jìn)行測(cè)量； 一計(jì)算檢查模塊，其輸入端與信號(hào)測(cè)量模塊輸出端相連，將信號(hào)測(cè)量模塊送入的標(biāo)尺 信號(hào)的幅值和相位角與所述的標(biāo)尺信號(hào)生成模塊生成的標(biāo)尺信號(hào)的幅值和相位角進(jìn)行比 較計(jì)算出標(biāo)尺信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減系數(shù)；同時(shí)計(jì)算出由波形分離模塊送入的模擬電信 號(hào)在補(bǔ)償后的目標(biāo)幅值和目標(biāo)相位角； 一補(bǔ)償放大模塊，其兩個(gè)輸入端分別與波形分離模塊另一個(gè)輸出端以及計(jì)算檢查模塊 的輸出端相連，根據(jù)波形分離模塊送入的模擬電信號(hào)在補(bǔ)償后的目標(biāo)幅值和目標(biāo)相位角對(duì) 模擬電信號(hào)進(jìn)行放大、補(bǔ)償和輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用光纖傳輸模擬電信號(hào)的裝置，其特征在于：所述的波形 分離模塊采用模擬帶通濾波器或數(shù)字帶通濾波器。
【文檔編號(hào)】H04B10/25GK104104443SQ201410378964
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】徐丙垠, 王敬華, 方善忠, 王瑋, 張大明, 王俊江, 賈明娜 申請(qǐng)人:山東科匯電力自動(dòng)化股份有限公司, 青島科匯電氣有限公司