一種新型全光纖電流互感器及其調制解調方法與流程

本發明涉及電力設備技術領域，特別是一種采用特定調制的新型全光纖電流互感器和全光纖電流互感器的調制解調方法。

背景技術：

電流互感器是電力系統中繼電保護與電能計量的重要設備，用來測量傳輸中的電流大小，并將測量到的電流大小發送至測量儀器和繼電保護裝置。全光纖電流互感器基于法拉第磁光效應及安培環路定律，采用數字控制技術，具有安全、準確、交直流兼容測量等特點，適應智能電網的新需求。全光纖電流互感器的工作原理為：全光纖電流互感器的光源經入射光路、敏感元件和返回光路后，生成攜帶相位差信息的光被光電探測器轉為電信號，再對該電信號進行采集和信號處理，由于敏感元件設置于導體磁場中發生法拉第磁光效應，相位差與導體中的磁場強度成正比，而磁場強度與電流強度成正比，從而得到被測電流的大小并輸出。

現有的全光纖電流互感器在對電信號進行采集后進行信號處理時其數據處理單元通常采用單一調制的方式：即有的全光纖電流互感器采用開環調制的方式進行信號處理，應用方波調制技術使相位差信息產生偏置，使數據處理單元工作在較敏感的區域，提高了互感器的響應靈敏度，故其具有響應速度快、延時小、帶寬高等優點；但是當測量電流比較大時，由于解調結果是相位差信息的正弦函數，必然存在輸入輸出的非線性問題，并且隨著輸入電流增加，測量誤差變大，故單純的開環調制方式無法保證互感器的精度和穩定性，導致無法用于電能計量、保護等。也有的全光纖電流互感器采用閉環調制的方式進行信號處理，應用階梯波反饋調制技術，在相向傳輸的兩束光之間引入一個與法拉第相移φ_F大小相等、方向相反的反饋補償相移，用來抵消法拉第效應相移，具有精度高、穩定性好的優點；但是單純的閉環調制方式降低了帶寬，無法滿足高帶寬、快速響應的應用領域，如諧波測量、行波測量等領域。

技術實現要素：

本發明針對現有的全光纖電流互感器采用單一調制的方式存在的問題，提供一種新型全光纖電流互感器，設置特定結構的數據處理單元，采用開環閉環相結合的調制及相應解調方式進行信號處理，使得電流值具有精度好、穩定性好、相應速度快、延時小、帶寬高等優點，能夠同時滿足電能計量、保護、諧波測量和行波測量等功能。本發明還涉及一種全光纖電流互感器的調制解調方法。

本發明的技術方案如下：

一種新型全光纖電流互感器，包括數據處理單元、A/D轉換器和D/A轉換器，所述數據處理單元的輸入端連接A/D轉換器，一輸出端連接D/A轉換器，另一輸出端輸出電流值，其特征在于，所述數據處理單元包括周期劃分及處理模塊、開環解調模塊、開環運算處理模塊、閉環解調模塊、閉環運算處理模塊和幅值誤差修正處理模塊；所述周期劃分及處理模塊同時連接A/D轉換器和D/A轉換器，所述周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在周期劃分及處理模塊劃分的各調制解調子周期內進行單獨調制解調，所述若干個調制解調子周期包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期，所述開環子周期內的開環調制數據和所述閉環子周期內的閉環調制數據按照調制解調周期的劃分時序依次輸入至D/A轉換器；所述開環解調模塊分別連接周期劃分及處理模塊和開環運算處理模塊，所述開環解調模塊將開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行開環解調處理得到開環解調數據后輸入至開環運算處理模塊，所述閉環解調模塊分別連接周期劃分及處理模塊和閉環運算處理模塊，所述閉環解調模塊將閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行閉環解調處理得到閉環解調數據后輸入至閉環運算處理模塊并將閉環解調數據發送至周期劃分及處理模塊，所述周期劃分及處理模塊還將接收的閉環解調數據進行方波和階梯波疊加處理后作為閉環調制數據輸入至D/A轉換器；所述開環運算處理模塊和閉環運算處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連，所述幅值誤差修正處理模塊將開環運算處理模塊和閉環運算處理模塊的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值，所述閉環運算處理模塊輸出用于電能計量或繼電保護的電流值。

所述周期劃分及處理模塊包括周期劃分模塊、偏置方波生成模塊、階梯波生成模塊和疊加處理模塊，所述周期劃分模塊同時連接A/D轉換器、D/A轉換器、開環解調模塊和閉環解調模塊并且所述周期劃分模塊將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，所述偏置方波生成模塊生成偏置方波作為開環子周期內的開環調制數據輸入至D/A轉換器，所述階梯波生成模塊與閉環解調模塊相連用于對接收的閉環解調數據進行處理生成階梯波，所述階梯波生成模塊生成的階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊進行疊加處理后作為閉環子周期內的閉環調制數據輸入至D/A轉換器。

所述開環運算處理模塊包括依次連接的開環溫度修正處理模塊、開環比例修正處理模塊和非線性修正處理模塊，所述閉環運算處理模塊包括依次連接的閉環溫度修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊，所述開環溫度修正處理模塊與開環解調模塊相連，所述閉環溫度修正處理模塊與閉環解調模塊相連，所述非線性修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連。

周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為兩個調制解調子周期，所述兩個調制解調子周期包括一個開環子周期和一個閉環子周期；

或，所述周期劃分及處理模塊劃分的若干個調制解調子周期包括一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，所述閉環解調模塊包括與閉環子周期數量相同的閉環解調子模塊，所述閉環運算處理模塊包括與閉環子周期數量相同的閉環運算處理子模塊，閉環解調子模塊和閉環運算處理子模塊一一對應相連，各閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別經相應的閉環解調子模塊進行閉環解調處理得到各閉環解調數據后輸入至相應的閉環運算處理子模塊并將各閉環解調數據均發送至周期劃分及處理模塊，所述周期劃分及處理模塊將接收的各閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為各閉環調制數據輸入至D/A轉換器；其中一個閉環運算處理子模塊與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對開環解調數據的幅值誤差修正處理，各閉環運算處理子模塊均輸出用于電能計量或繼電保護的電流值；

或，所述周期劃分及處理模塊劃分的若干個調制解調子周期包括兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，所述開環解調模塊包括與開環子周期數量相同的開環解調子模塊，所述開環運算處理模塊包括與開環子周期數量相同的開環運算處理子模塊，開環解調子模塊和開環運算處理子模塊一一對應相連，各開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別經相應的開環解調子模塊進行開環解調處理得到各開環解調數據后輸入至相應的開環運算處理子模塊，各開環運算處理子模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對各開環解調數據的幅值誤差修正處理后輸出用于高頻測量的電流值。

所述周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為三個調制解調子周期，所述三個調制解調子周期包括一個開環子周期和兩個閉環子周期；所述閉環解調模塊包括第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊，所述閉環運算處理模塊包括第一閉環運算處理子模塊和第二閉環運算處理子模塊，第一閉環解調子模塊與第一閉環運算處理子模塊相連，第二閉環解調子模塊與第二閉環運算處理子模塊相連，一個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號依次輸入第一閉環解調子模塊和第一閉環運算處理子模塊，另一個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號依次輸入第二閉環解調子模塊和第二閉環運算處理子模塊，第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊進行閉環解調處理得到的兩路閉環解調數據均發送至周期劃分及處理模塊，所述周期劃分及處理模塊將接收的兩路閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環調制數據輸入至D/A轉換器；所述第一閉環運算處理子模塊或第二閉環運算處理子模塊與幅值誤差修正處理模塊相連，所述第一閉環運算處理子模塊和第二閉環運算處理子模塊均輸出用于電能計量或繼電保護的電流值；

或，所述周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為三個調制解調子周期，所述三個調制解調子周期包括兩個開環子周期和一個閉環子周期，所述開環解調模塊包括第一開環解調子模塊和第二開環解調子模塊，所述開環運算處理模塊包括第一開環運算處理子模塊和第二開環運算處理子模塊，第一開環解調子模塊與第一開環運算處理子模塊相連，第二開環解調子模塊與第二開環運算處理子模塊相連，第一開環運算處理子模塊和第二開環運算處理子模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對兩路開環解調數據的幅值誤差修正處理后輸出兩路用于高頻測量的電流值。

一種全光纖電流互感器的調制解調方法，其特征在于，將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在各調制解調子周期內進行單獨調制解調，劃分的若干個調制解調子周期包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期；在進行調制時是將開環子周期內的開環調制數據和閉環子周期內的閉環調制數據按照調制解調周期的劃分時序依次輸入至D/A轉換器分別進行開環調制和閉環調制；在進行解調時是將開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行開環解調處理得到開環解調數據后再進行開環運算處理，以及將閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行閉環解調處理得到閉環解調數據后再進行閉環運算處理并將閉環解調數據進行方波和階梯波疊加處理后作為閉環調制數據輸入至D/A轉換器，然后將開環運算處理和閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在閉環運算處理后還輸出用于電能計量或繼電保護的電流值。

進行開環運算處理具體為依次進行開環溫度修正處理、開環比例修正處理和非線性修正處理，進行閉環運算處理具體為依次進行閉環溫度修正處理和閉環比例修正處理；再將開環運算處理中的非線性修正處理的數據和閉環運算處理中的閉環比例修正處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值。

將一個調制解調周期劃分為兩個調制解調子周期，劃分兩個調制解調子周期包括一個開環子周期和一個閉環子周期；

或，將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，在進行解調時將各閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行閉環解調處理得到各閉環解調數據后再分別進行閉環運算處理并將各閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為各閉環調制數據輸入至D/A轉換器，然后將開環運算處理和一個閉環子周期內閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在各閉環運算處理后還輸出用于電能計量或繼電保護的電流值；

或，將一個調制解調周期劃分為兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，在進行解調時將各開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行開環解調處理得到各開環解調數據后再分別進行開環運算處理，并在各開環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值后，分別與閉環運算處理的數據經傅里葉變換計算的基波幅值比對，依次計算兩者的幅值誤差進而對各開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值。

將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個閉環子周期，在進行解調時將兩個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行閉環解調處理得到兩路閉環解調數據后再分別進行閉環運算處理并將兩路閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環調制數據輸入至D/A轉換器，然后將開環運算處理和一個閉環子周期內閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在兩路閉環運算處理后還輸出兩路用于電能計量或繼電保護的電流值；

或，將一個調制解調周期劃分為兩個開環子周期和一個閉環子周期，在進行解調時將兩個開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行開環解調處理得到兩路開環解調數據后再分別進行開環運算處理，并在兩路開環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值后，分別與閉環運算處理的數據經傅里葉變換計算的基波幅值比對，依次計算兩者的幅值誤差進而對兩路開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出兩路用于高頻測量的電流值。

本發明的技術效果如下：

本發明提供的新型全光纖電流互感器，設置特定結構的數據處理單元，該數據處理單元包括周期劃分及處理模塊、開環解調模塊、開環運算處理模塊、閉環解調模塊、閉環運算處理模塊和幅值誤差修正處理模塊，通過周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期且其包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期，各調制解調子周期內進行單獨調制解調，采用開環閉環相結合的調制及相應解調方式進行信號處理，對閉環解調數據進行閉環運算處理，閉環運算處理模塊輸出的數據即為閉環子周期解調出來的電流值，具有精度高、穩定性好的優點，可用于電能計量、繼電保護；對開環解調數據進行開環運算處理，開環運算處理模塊輸出的數據具有響應速度快、延時小、帶寬高等優點，在對開環解調數據進行開環運算處理和對閉環解調數據進行閉環運算處理后均輸入至幅值誤差修正處理模塊，實現對開環解調數據的幅值誤差修正處理，即利用閉環解調數據對開環解調數據的輸出精度進行校準，這樣開環解調數據同時具有了精度好、穩定性好、響應速度快、延時小和帶寬高等優點，幅值誤差修正處理模塊的輸出即為開環子周期解調出來的電流值，可用于高頻測量的電流值。綜上，本發明新型全光纖電流互感器能夠避免現有的全光纖電流互感器采用單一調制的方式存在的種種問題，能夠同時滿足電能計量、保護、諧波測量和行波測量等功能。

本發明所述的新型全光纖電流互感器中數據處理單元的周期劃分及處理模塊可根據需要將調制解調周期進行靈活劃分，如將一個調制解調周期劃分為兩個調制解調子周期即一個開環子周期和一個閉環子周期，這樣共輸出兩路電流值，一路用于高頻測量如諧波測量和行波測量，另一路用于電能測量、繼電保護等。也可將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，可輸出一路電流值用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出多路電流值均可用于電能計量、繼電保護。還可將一個調制解調周期劃分為兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，可輸出多路電流值均可用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出一路電流值用于電能計量、繼電保護。

優選設置開環運算處理模塊包括依次連接的開環溫度修正處理模塊、開環比例修正處理模塊和非線性修正處理模塊，閉環運算處理模塊包括依次連接的閉環溫度修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊，開環/閉環溫度修正處理模塊能夠對開環/閉環解調數據在高低溫下的變化誤差修正，開環/閉環比例修正處理模塊能夠對開環/閉環解調數據與一次電流之間的變比誤差修正，非線性修正處理模塊對開環解調數據進行非線性誤差修正，保證互感器在保護電流下能夠滿足復合誤差的要求。

本發明涉及的全光纖電流互感器的調制解調方法，將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在各調制解調子周期內進行單獨調制解調，劃分的若干個調制解調子周期包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期，每個子周期內可采用開環或閉環的調制解調方式，各調制解調周期獨立工作；在進行調制時是將開環子周期內的開環調制數據和閉環子周期內的閉環調制數據按照調制解調周期的劃分時序依次輸入至D/A轉換器分別進行開環調制和閉環調制；在進行解調時進行開環解調和開環運算處理，以及閉環解調和閉環運算處理，然后將開環運算處理和閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在閉環運算處理后還輸出用于電能計量或繼電保護的電流值。本發明的全光纖電流互感器的調制解調方法，綜合了開環調制解調和閉環調制解調的優點，通過閉環解調數據的輸出精度進行校準開環解調數據，采用該調制解調方法的光線電流互感器將能夠同時滿足電能計量、保護、諧波測量和行波測量等功能。

附圖說明

圖1為全光纖電流互感器的結構示意圖。

圖2a為周期劃分及處理模塊的工作原理圖，圖2b為周期劃分及處理模塊的優選工作原理圖。

圖3為本發明新型全光纖電流互感器的數據處理單元的第一種優選結構示意圖。

圖4為本發明周期劃分及處理模塊的優選結構示意圖。

圖5為本發明新型全光纖電流互感器的數據處理單元的第二種優選結構示意圖。

圖6為本發明新型全光纖電流互感器的數據處理單元的第三種優選結構示意圖。

圖7為本發明周期劃分及處理模塊的另一優選結構示意圖。

圖8為本發明新型全光纖電流互感器的數據處理單元的第四種優選結構示意圖。

圖9為本發明全光纖電流互感器的調制解調方法的流程圖。

圖10為本發明全光纖電流互感器的調制解調方法的優選流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行說明。

全光纖電流互感器用于電力系統中的電流測量，其包括光學傳感部件、延時光纖和采集裝置，采集裝置包括電路板和光學器件，如圖1所示結構，光學器件包括光源、耦合器、偏振器、相位調制器、光電探測器等器件，電路板包括前置放大濾波電路、A/D轉換器、數據處理單元、D/A轉換器和后置放大驅動電路等，電路板和光學器件中的各組成部分之間為常用連接關系，如數據處理單元的輸入端連接A/D轉換器，一輸出端連接D/A轉換器，另一輸出端輸出電流值。采集裝置與現場的一次側敏感單元連接后，基于法拉第磁光效應由采集裝置進行采樣，由電路板的數據處理單元輸出攜帶電流值的數字信號。

本發明的新型全光纖電流互感器具有特定結構的數據處理單元，該數據處理單元的結構如圖3所示，包括周期劃分及處理模塊、開環解調模塊、開環運算處理模塊、閉環解調模塊、閉環運算處理模塊和幅值誤差修正處理模塊；周期劃分及處理模塊同時連接A/D轉換器和D/A轉換器，周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在周期劃分及處理模塊劃分的各調制解調子周期內進行單獨調制解調，所述若干個調制解調子周期包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期，周期劃分及處理模塊的工作原理如圖2a所示，將一個調制解調周期τ劃分為n個調制解調子周期τ₁、τ₂……τ_n，各調制解調子周期的時間可相同或者不同，在每個調制解調子周期內進行單獨調制解調，每個調制解調子周期可以采用開環或者閉環的調制解調方式，只要保證至少具有一個開環子周期和一個閉環子周期即可。圖2b為周期劃分及處理模塊的優選工作原理圖，該實施例是將一個調制解調周期τ平均劃分為兩個調制解調子周期τ₁和τ₂。如圖3所示，開環子周期內的開環調制數據和閉環子周期內的閉環調制數據按照調制解調周期的劃分時序依次輸入至D/A轉換器；開環解調模塊分別連接周期劃分及處理模塊和開環運算處理模塊，開環解調模塊將開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行開環解調處理得到開環解調數據后輸入至開環運算處理模塊，閉環解調模塊分別連接周期劃分及處理模塊和閉環運算處理模塊，閉環解調模塊將閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行閉環解調處理得到閉環解調數據后輸入至閉環運算處理模塊并將閉環解調數據發送至周期劃分及處理模塊，即周期劃分及處理模塊和閉環解調模塊之間為雙向傳輸，周期劃分及處理模塊除了進行調制解調周期劃分外，還將接收的閉環解調數據進行方波和階梯波疊加處理后作為閉環調制數據輸入至D/A轉換器；開環運算處理模塊和閉環運算處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連，幅值誤差修正處理模塊將開環運算處理模塊和閉環運算處理模塊的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值，閉環運算處理模塊輸出用于電能計量或繼電保護的電流值。對閉環解調數據進行閉環運算處理，閉環運算處理模塊輸出的數據即為閉環子周期解調出來的電流值，具有精度高、穩定性好的優點，可用于電能計量、繼電保護；對開環解調數據進行開環運算處理，開環運算處理模塊輸出的數據具有響應速度快、延時小、帶寬高等優點，利用閉環解調數據對開環解調數據的輸出精度進行校準，這樣開環解調數據同時具有了精度好、穩定性好、響應速度快、延時小和帶寬高等優點，幅值誤差修正處理模塊的輸出即為開環子周期解調出來的電流值，可用于高頻測量的電流值。本發明新型全光纖電流互感器能夠同時滿足電能計量、保護、諧波測量和行波測量等功能。

優選地，周期劃分及處理模塊的結構如圖4所示，包括周期劃分模塊、偏置方波生成模塊、階梯波生成模塊和疊加處理模塊，周期劃分模塊分別連接A/D轉換器、D/A轉換器、開環解調模塊和閉環解調模塊，所述周期劃分模塊將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在周期劃分模塊劃分的調制解調周期的時序下，偏置方波生成模塊生成偏置方波作為開環子周期內的開環調制數據輸入至D/A轉換器，階梯波生成模塊與閉環解調模塊相連用于對接收的閉環解調數據進行處理生成階梯波，階梯波生成模塊生成的階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊進行疊加處理后作為閉環子周期內的閉環調制數據輸入至D/A轉換器。

圖5為本發明新型全光纖電流互感器的數據處理單元的第二種優選結構示意圖，該實施例中的開環運算處理模塊包括依次連接的開環溫度修正處理模塊、開環比例修正處理模塊和非線性修正處理模塊，閉環運算處理模塊包括依次連接的閉環溫度修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊，開環溫度修正處理模塊與開環解調模塊相連，閉環溫度修正處理模塊與閉環解調模塊相連，非線性修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連。該實施例的工作原理是開環解調模塊進行開環解調處理得到開環解調數據后，在開環運算處理模塊依次經過溫度修正、比例修正、非線性修正后進入幅值誤差修正處理模塊做傅立葉變換計算基波電流幅值；閉環解調模塊進行閉環解調處理得到閉環解調數據后，在閉環運算處理模塊依次經過溫度修正、比例修正后輸出數據用于電能計量、繼電保護，同時通過幅值誤差修正處理模塊做傅立葉變換計算基波電流幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值。為了保證幅值誤差修正的可靠性，僅當傅立葉變換計算出的閉環基波電流幅值小于1.2倍的額定電流時，計算兩種數據的幅值誤差，并用于對開環解調數據的幅值誤差修正。開環/閉環溫度修正處理模塊分別能夠對開環/閉環解調數據在高低溫下的變化誤差修正，可以將本發明新型全光纖電流互感器置于高低溫箱內，可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；開環/閉環比例修正處理模塊分別能夠對開環/閉環解調數據與一次電流之間的變比誤差修正；當開環解調數據在輸入電流增大時，其輸出非線性誤差增大，故通過非線性修正處理模塊對開環解調數據進行非線性誤差修正，保證互感器在保護電流下能夠滿足復合誤差的要求。閉環解調數據具有較好的線性，不需進行非線性修正。

本發明所述的新型全光纖電流互感器中數據處理單元的周期劃分及處理模塊可根據需要將調制解調周期進行靈活劃分，如圖2b所示將一個調制解調周期劃分為兩個調制解調子周期即一個開環子周期和一個閉環子周期，這樣的新型全光纖電流互感器如圖3、圖4和圖5所示結構，共輸出兩路電流值，一路用于高頻測量如諧波測量和行波測量，另一路用于電能測量、繼電保護等。

也可將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，也就是說，周期劃分及處理模塊劃分的若干個調制解調子周期包括一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，閉環解調模塊包括與閉環子周期數量相同的閉環解調子模塊，閉環運算處理模塊包括與閉環子周期數量相同的閉環運算處理子模塊，閉環解調子模塊和閉環運算處理子模塊一一對應相連，各閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別經相應的閉環解調子模塊進行閉環解調處理得到各閉環解調數據后輸入至相應的閉環運算處理子模塊并將各閉環解調數據均發送至周期劃分及處理模塊，再由周期劃分及處理模塊將接收的各閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為各閉環調制數據輸入至D/A轉換器；其中一個閉環運算處理子模塊與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對開環解調數據的幅值誤差修正處理，各閉環運算處理子模塊均輸出用于電能計量或繼電保護的電流值，這樣可輸出一路電流值用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出多路電流值均可用于電能計量、繼電保護。優選地，開環運算處理模塊包括依次連接的開環溫度修正處理模塊、開環比例修正處理模塊和非線性修正處理模塊，各所述閉環運算處理子模塊均包括依次連接的閉環溫度修正處理子模塊和閉環比例修正處理子模塊，開環溫度修正處理模塊與開環解調模塊相連，各閉環溫度修正處理模塊與相應的閉環解調子模塊相連，非線性修正處理模塊和一個閉環運算處理子模塊中的閉環比例修正處理子模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連。如圖6所示實施例，周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為三個調制解調子周期，該三個調制解調子周期包括一個開環子周期和兩個閉環子周期；閉環解調模塊包括第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊，閉環運算處理模塊包括第一閉環運算處理子模塊和第二閉環運算處理子模塊，第一閉環解調子模塊與第一閉環運算處理子模塊相連，第二閉環解調子模塊與第二閉環運算處理子模塊相連，一個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號依次輸入第一閉環解調子模塊和第一閉環運算處理子模塊，另一個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號依次輸入第二閉環解調子模塊和第二閉環運算處理子模塊，第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊進行閉環解調處理得到的兩路閉環解調數據還均發送至周期劃分及處理模塊，再由周期劃分及處理模塊將接收的兩路閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環調制數據輸入至D/A轉換器；第一閉環運算處理子模塊與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對開環解調數據的幅值誤差修正處理(也可以將第二閉環運算處理子模塊與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對開環解調數據的幅值誤差修正處理)，第一閉環運算處理子模塊和第二閉環運算處理子模塊均輸出用于電能計量或繼電保護的電流值；圖6所示實施例輸出一路電流值用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出兩路電流值均可用于電能計量、繼電保護。針對圖6所示的新型全光纖電流互感器的數據處理單元的結構，其中的周期劃分及處理模塊的優選結構可如圖7所示，周期劃分模塊周期劃分模塊將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個閉環子周期并分別與開環解調模塊、第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊相連，第一閉環解調子模塊和第二閉環解調子模塊在進行閉環解調后分別得到閉環解調數據，兩路閉環解調數據均輸入至階梯波生成模塊，階梯波生成模塊對接收的兩路閉環解調數據分別進行累加處理生成兩路階梯波，階梯波生成模塊生成的各路階梯波與偏置方波生成模塊生成的方波均輸入至疊加處理模塊分別進行疊加處理后作為閉環子周期內的兩路閉環調制數據輸入至D/A轉換器。

還可將一個調制解調周期劃分為兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，也就是說，周期劃分及處理模塊劃分的若干個調制解調子周期包括兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，開環解調模塊包括與開環子周期數量相同的開環解調子模塊，開環運算處理模塊包括與開環子周期數量相同的開環運算處理子模塊，開環解調子模塊和開環運算處理子模塊一一對應相連，各開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別經相應的開環解調子模塊進行開環解調處理得到各開環解調數據后輸入至相應的開環運算處理子模塊，各開環運算處理子模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對各開環解調數據的幅值誤差修正處理后輸出用于高頻測量的電流值，具體是幅值誤差修正處理模塊將各開環運算處理子模塊和閉環運算處理模塊的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再分別計算開閉環兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值，這樣可輸出多路電流值均可用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出一路電流值用于電能計量、繼電保護。優選地，各所述開環運算處理子模塊均包括依次連接的開環溫度修正處理子模塊、開環比例修正處理子模塊和非線性修正處理子模塊，閉環運算處理模塊包括依次連接的閉環溫度修正處理模塊和閉環比例修正處理模塊，各開環溫度修正處理模塊與相應的開環解調子模塊相連，閉環溫度修正處理模塊與閉環解調模塊相連，各非線性修正處理模塊和所述閉環比例修正處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連。如圖8所示實施例，周期劃分及處理模塊將一個調制解調周期劃分為三個調制解調子周期，該三個調制解調子周期包括兩個開環子周期和一個閉環子周期，開環解調模塊包括第一開環解調子模塊和第二開環解調子模塊，開環運算處理模塊包括第一開環運算處理子模塊和第二開環運算處理子模塊，第一開環解調子模塊與第一開環運算處理子模塊相連，第二開環解調子模塊與第二開環運算處理子模塊相連，第一開環運算處理子模塊、第二開環運算處理子模塊和閉環運算處理模塊均與幅值誤差修正處理模塊相連以實現對兩路開環解調數據的幅值誤差修正處理后，具體是幅值誤差修正處理模塊將第一開環運算處理子模塊、第二開環運算處理子模塊和閉環運算處理模塊的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再分別計算第一路開環和閉環之間的幅值誤差以及第二路開環和閉環之間的幅值誤差并分別對兩路開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出兩路用于高頻測量的電流值；圖8所示實施例輸出兩路電流值均可用于高頻測量如諧波測量和行波測量，輸出一路電流值用于電能計量、繼電保護。

本發明還涉及一種全光纖電流互感器的調制解調方法，該方法流程圖如9所示，先進行周期劃分，將一個調制解調周期劃分為若干個調制解調子周期，在各調制解調子周期內進行單獨調制解調，劃分的若干個調制解調子周期包括至少一個開環子周期和至少一個閉環子周期，比如將一個調制解調周期τ劃分為兩個調制解調子周期τ₁和τ₂，τ₁為開環子周期，τ₂為閉環子周期；在進行調制時是將開環子周期內的開環調制數據和閉環子周期內的閉環調制數據按照調制解調周期的劃分時序依次輸入至D/A轉換器分別進行開環調制和閉環調制；在進行解調時是將開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行開環解調處理得到開環解調數據后再進行開環運算處理，以及將閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號進行閉環解調處理得到閉環解調數據后再進行閉環運算處理并將閉環解調數據進行方波和反饋階梯波疊加處理后作為閉環調制數據輸入至D/A轉換器；然后對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理，具體是將開環運算處理和閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在閉環運算處理后還輸出用于電能計量或繼電保護的電流值。

圖10本發明全光纖電流互感器的調制解調方法的優選流程圖，其優選的環運算處理具體為依次進行開環溫度修正處理、開環比例修正處理和非線性修正處理，進行閉環運算處理具體為依次進行閉環溫度修正處理和閉環比例修正處理；再將開環運算處理中的非線性修正處理的數據和閉環運算處理中的閉環比例修正處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值。

本發明全光纖電流互感器的調制解調方法可將調制解調周期靈活劃分，例如將一個調制解調周期劃分為兩個調制解調子周期，劃分兩個調制解調子周期包括一個開環子周期和一個閉環子周期；或，將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個以上閉環子周期，此時，在進行解調時是將各閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行閉環解調處理得到各閉環解調數據后再分別進行閉環運算處理并將各閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為各閉環調制數據輸入至D/A轉換器，然后將開環運算處理和一個閉環子周期內閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在各閉環運算處理后還輸出用于電能計量或繼電保護的電流值；或，將一個調制解調周期劃分為兩個以上開環子周期和一個閉環子周期，在進行解調時將各開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行開環解調處理得到各開環解調數據后再分別進行開環運算處理，并在各開環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值后，分別與閉環運算處理的數據經傅里葉變換計算的基波幅值比對，依次計算兩者的幅值誤差進而對各開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值。當然，也可以將一個調制解調周期劃分為兩個以上開環子周期和兩個以上閉環子周期，其流程不再一一舉例敘述。

以下說明本發明全光纖電流互感器的調制解調方法將一個調制解調周期劃分為三個調制解調子周期的兩個實施例，與圖6和圖8所述裝置實施例的原理相同。本發明的全光纖電流互感器的調制解調方法可將一個調制解調周期劃分為一個開環子周期和兩個閉環子周期，在進行解調時將兩個閉環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行閉環解調處理得到兩路閉環解調數據后再分別進行閉環運算處理并將兩路閉環解調數據分別進行方波和階梯波疊加處理后作為兩路閉環調制數據輸入至D/A轉換器，然后將開環運算處理和一個閉環子周期內閉環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值，再計算兩者的幅值誤差并對開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出用于高頻測量的電流值；在兩路閉環運算處理后還輸出兩路用于電能計量或繼電保護的電流值。本發明的全光纖電流互感器的調制解調方法還可將一個調制解調周期劃分為兩個開環子周期和一個閉環子周期，在進行解調時將兩個開環子周期內接收的A/D轉換器采集的信號分別進行開環解調處理得到兩路開環解調數據后再分別進行開環運算處理，并在兩路開環運算處理的數據分別進行傅里葉變換計算基波幅值后，分別與閉環運算處理的數據經傅里葉變換計算的基波幅值比對，依次計算兩者的幅值誤差進而對兩路開環解調數據的幅值誤差進行修正處理后輸出兩路用于高頻測量的電流值。

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