【正文】 都是電源的函數(shù)。光譜的噪聲電平也很重要，光源的最低噪聲電平有散粒噪聲決定，在許多光源中供給光源的電源都包含噪聲，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化后電噪聲變成光噪聲。光源有一定的輸出功率，也就是說送入傳感部分的光通量的最大值，這個量的大小與光源的波長和入射光纖的光通量的綜合作用，光纖的光通量與纖芯面積和光纖的數(shù)值孔徑有關(guān)，就是與光纖的幾何特性有關(guān)[20]，對光纖系統(tǒng)來說高亮度光源是很重要的，在實際中特別注意光纖的幾何特性，以實現(xiàn)最佳功率傳輸。電流引起的非互易相位跳變在Sagnac反射型中加倍。λ/4波片延遲器再將返回的光轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪€偏振光。因此，兩束正交的線偏振光傳向傳感線圈。這就是法拉第效應(yīng)光纖電流互感器的基本工作原理，法拉第磁光效應(yīng)。 當(dāng)，的相位差為0或者π時為線偏振光，當(dāng)相位差為π/2或π/2且=時為圓偏振光，如果比引前稱為左圓偏振光，反之稱為右圓偏振光，相位差為任意值并且兩個分量不相等的時候為橢圓偏振光，橢圓偏振光的參數(shù)包括橢圓度，方位角和旋向。非偏振光是光波的電矢量方向在空間沒有規(guī)則的軌跡不顯示任何方向的光。1993年華中理工大學(xué)與廣東新會供電局合作研制110 kV的OCT在廣東省新會供電局大澤變電站掛網(wǎng)運行，并在1994年通過原電力部鑒定，額定電流為100300A，％。由于差分式Sagnac干涉儀對由溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力和外界震動產(chǎn)生的干擾有自動補償功能，樣機具有很高的穩(wěn)定性。在光CT的研究上前蘇聯(lián)也有較大進展。1991年6月ABB電力Tamp。1997年,該公司成功地開發(fā)出115kV、550kV、2000A組合式光電傳感器和69kV、765kV、2000A組合式光電傳感器。D有限公司公布了用于計量和繼電保護用的345kV電站的光學(xué)電流測量系統(tǒng),并在運行四個月之后,%的誤差。經(jīng)過六個多月的測量千瓦小時,全光學(xué)計量系統(tǒng)和傳統(tǒng)互感器系統(tǒng)比較,相差不到1%。 國內(nèi)外光學(xué)電流互感器的發(fā)展?fàn)顩r 國外發(fā)展情況國外對光學(xué)電流互感器的研究于20世紀(jì)60年代開始，到了8090年代，已經(jīng)進入實用化和產(chǎn)品化的階段，到目前大約有2000多臺光纖電流互感器在掛網(wǎng)運運行。普通硅光纖的維爾德常數(shù)較小，光線固有雙折射會傾向于淹沒法拉第旋轉(zhuǎn)角。光學(xué)電流互感器的優(yōu)點在于：，高壓低壓隔離，絕緣結(jié)構(gòu)簡單；，無磁飽和，鐵磁共振和磁滯效應(yīng)，暫態(tài)響應(yīng)好，穩(wěn)定性好；，低壓側(cè)無開路危險；，測量精度高；。鑒于傳統(tǒng)互感器所面臨的種種問題，電力系統(tǒng)迫切需要能克服上述缺點的新型電流互感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式互感器。與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相比,光纖電流互感器有如下優(yōu)點：不含油,尺寸小,絕緣結(jié)構(gòu)簡單,不會有安全隱患[15]；不含鐵芯,不會有磁飽和現(xiàn)象；測量帶寬和精度高；使用光纖傳輸信號,可以有效地防止電磁干擾；易于與數(shù)字設(shè)備連接等。電子電流互感器是指利用備有電子器件的光學(xué)器件或空心線圈(帶有或沒有內(nèi)嵌積分器)或是帶有集成負載的鐵心線圈的,獨立的或配有電子器件的電流一電壓轉(zhuǎn)換器。 Ethernet。摘 要本文通過對數(shù)字接口輸出標(biāo)準(zhǔn)IEC600447/8中信息合并單以及通信協(xié)議IEC61850有關(guān)通信接口部分做了深入的分析,在滿足光學(xué)電流互感器數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)條件下,提出了遵循IEC61850協(xié)議的光學(xué)電流互感器的實現(xiàn)方案,將光學(xué)電流互感器分為,傳感部分,高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集部分,低壓側(cè)信息合并單元部分,以太網(wǎng)通信部分來實現(xiàn).在高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計過程中，通過對采集系統(tǒng)的分析，采用FPGA實現(xiàn)對A/D采樣的控制,在低壓側(cè)合并單元部分，采用FPGA與DSP相結(jié)合的合并單元設(shè)計方案,FPGA實現(xiàn)高壓側(cè)傳下來的數(shù)據(jù)的接收,校驗還原,并保持各路采樣的同步,采用DSP技術(shù)進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，按IEC6185091對數(shù)據(jù)進行打包,組幀并通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù).關(guān)鍵詞：光纖電流互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 信息合并單元 IEC61850 以太網(wǎng) 現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA） 數(shù)字信號處理（DSP） ABSTRACTThis article through to the digital interface standard IEC600447/8 of output information and munication agreement with single IEC61850 on munication interface part do a thorough analysis, satisfying optical current transformer digital interface standard conditions, and put forward the following IEC61850 agreement optical current transformer, will the implementation scheme of current transformer is divided into, optical sensing part, high voltage side of low voltage side of data acquisition, merger, Ethernet unit of information munication to realize Part. In high voltage side of data collection system design process, through the acquisition system analysis, and the FPGA realizing A/D to the control of the sampling, in low voltage side of the unit, with the bination of FPGA and DSP merge unit design scheme, FPGA realizing high voltage side of the handed down data receiving, verify, and keep the reduction of synchronous sampling, DSP technology for the corresponding data processing, according to IEC61850September 1 of the data package, group frame and through the Ethernet data transmission. Key words: optical current transformer。 IEC61850。 目錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 1 背景及意義 2 國內(nèi)外光學(xué)電流互感器的發(fā)展?fàn)顩r 3 國外發(fā)展情況 3 國內(nèi)發(fā)展情況 5第2章 光學(xué)電流互感器傳感部分的設(shè)計 6 傳感基本原理 6 光的偏振特性 6 法拉第效應(yīng) 7 光學(xué)互感器光路設(shè)計 8 光學(xué)互感器光路的工作過程 9 傳感部分主要元件的選擇 9 偏振態(tài)轉(zhuǎn)化過程 14 接收單元電路的設(shè)計 16 光源驅(qū)動電路設(shè)計………………………………………………..17第3章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 19 信號處理電路 19 濾波電路 19 積分電路 21 A/D轉(zhuǎn)換電路 23 A/D控制模塊的FPGA設(shè)計 26 組幀編碼模塊設(shè)計 27 光信號的收發(fā) 28 同步采樣 30 同步信號1的產(chǎn)生 31 同步信號2的產(chǎn)生 32 同步信號異常時的動作 33第4章 數(shù)據(jù)處理合并單元的設(shè)計 34 數(shù)字輸出標(biāo)準(zhǔn) 34 IEC600448標(biāo)準(zhǔn) 34 合并單元的通信 38 FPGA數(shù)據(jù)接收模塊 40 解碼電路的設(shè)計 41 CRC校驗電路 42 數(shù)據(jù)緩沖FIFO 42 同步功能模塊 43 FPGA與DSP的電源電路 43 數(shù)據(jù)處理部分 44 數(shù)據(jù)緩存 45 數(shù)字濾波器 45 均方根及相位運算 47 相位補償 49 合并單元光纖輸出驅(qū)動電路 50 51 IEC6185091 標(biāo)準(zhǔn) 51 硬件設(shè)計 54第5章 數(shù)據(jù)輸出模塊軟件程序設(shè)計 58 NIC初始化 58 數(shù)據(jù)包的發(fā)送流程圖 60 DSP的讀寫 61結(jié) 論 64致 謝 65參考文獻 66 CONTENTSABSTRACT IABSTRACT IIChapter1 introduction 1 briefly 1 The background and significance 2 home and abroad the development situation 3 Foreign development 3 Domestic development 5Chapter2 Optical current transformer sensing part of the design 6 Sensing basic principle 6 Light polarization characteristics 6 Faraday effect 7 Optical transformer design light way 8 Optical transformer the working process of the light path 9 The choice of the main ponents of sensor 9 The transformation process of polarization 14 Receiving cell circuit design 17 Light source drive circuit design 18Chapter3 Data acquisition system design 19 Signal processing circuit 20 Filter circuit 20 Integral circuit 22 A/D circuit 24 A/D control module FPGA design 27 Frame coding module design group 28 Light signals to send and receive 29 Synchronous sampling 31 Synchronized signal the generation of 1 32 The generation of 2 synchronized signal 33 Synchronized signal of poses 34Chapter4 With the design of the data processing unit 35 Digital output standard 35 IEC600448 standards 35 Merger of the unit of munication 40 The FPGA data receiving module 42 Decoding circuit design 42 CRC checking circuit 43 Data buffer FIFO 44 Synchronization function module 44 The FPGA and DSP power supply circuit 45 Data processing 46 Data cache 46 Digital filter 47 Root mean square and phase operation 49 Phase pensation 50 Merge unit optical output driver circuit 52 Data output module 53 IEC61850September 1 standards 53 Hardware design 56Chapter5 Data output module software programming 60 NIC initialization 60 The data packets sent flow chart 62 DSP reading and writing 64conclusion 64Acknowledgements 65reference 66 第1章 緒論互感器是電力系統(tǒng)中主要的保護和監(jiān)控設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量發(fā)展，傳統(tǒng)的基于電磁感應(yīng)原理制成的電磁式電流互感器暴露出來越來越多的問題，這就有力地推動了電子電流互感器(ECT)的研究與應(yīng)用。隨著光電子和光纖通信的發(fā)展，有力的推動了新型光纖電流互感器的研究與應(yīng)用。 背景及意義隨著我國電網(wǎng)容量的不斷增大和電壓等級的不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器暴露出了一系列的缺點，從本身的設(shè)計原理來看：，造價隨著電壓等級的升高而成指數(shù)增加；，帶窄；，易燃易爆；，而且含有很大的非周期分量容易引起傳統(tǒng)電流互感器鐵心過度飽和，造成勵磁電流增大幾十倍至幾百倍，從而引起電流互感器二次側(cè)電流數(shù)值和波形嚴(yán)重失真，導(dǎo)致系統(tǒng)保護誤動作；另一方面從目前間隔層與過程層之間的通訊方式來看，傳統(tǒng)互感器采用的是電纜線點對點的連接方式，傳送的是模擬量存在著二次接線復(fù)雜，維修困難的狀況。它有效解決了傳統(tǒng)電流互感器中存在的問題[16]，可滿足電力系統(tǒng)計量和繼電保護中的應(yīng)用要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然光學(xué)電流互感器有很多優(yōu)點，但仍存在許