一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，属于光纤电压互感器【技术领域】。本发明首先建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型；然后建立系统状态方程和动态方程；通过确定反馈增益矩阵Kc，使得光学电压传感器闭环系统满足指数稳定性。本发明基于四态调制技术，结合影响光学电压传感器检测精度的影响因素，给出了一种鲁棒控制方案，可以实现抑制双闭环交叉干扰，对于促进OVS在电力系统中的广泛应用具有重要意义。
【专利说明】—种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤电压互感器【技术领域】，具体涉及一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法。
【背景技术】
[0002]数字闭环检测方案使得光学电压传感器闭环反馈信号与输入信号闭环在非线性的正弦干涉光强信号的零点提高了电压测量的线性度，并解决了光源功率波动对标度因数的影响，实现了大动态范围和优良的零偏稳定性。然而，当环境温度发生变化时，反馈执行单元相位调制器的调制系数将随之变化，影响光学电压传感器的测量精度、标度因数线性度和重复性。为准确跟踪相位调制器调制系数的变化，引入第二个反馈回路，自动调整相位调制器系数。然而在方波调制条件下，只有阶梯波复位时才能进行相位调制器系数自动调整，因此相位调制器系数调整的闭环周期取决于阶梯波复位的周期。当光学电压传感器的被测电压信号值很小同时环境温度变化较快时，反馈阶梯波在很长的时间内没有复位，而相位调制器的系数已经改变，导致相位调制器的系数闭环跟踪系统不能实时闭环调整，还是会导致光学电压互感器检测精度变差。四态调制通过改变调制方式，可使光学电压传感器的相位调制器系数的闭环回路的闭环周期为固定周期，不再受限于阶梯波是否复位。为了减少闭环系统中反馈执行部件相位调制器增益随温度漂移对光学电压传感器检测精度的影响，需采用四态调制技术来实现双闭环检测，以保证实时的跟踪被测电压信号及相位调制器增益。
[0003]然而，四态调制在实现双闭环检测回路的实时快速闭环的同时，也引入了双闭环的交叉串扰，很大程度上降低了光学电压传感器的检测精度；并且数字闭环检测方案使得光学电压传感器闭环信号在零点的同时，使得闭环误差信号变为了含有大量噪声的微弱信号，再加上采用四态调制技术的双闭环动态跟踪过程中的交叉干扰，使得高精度光学电压传感器的实现成为了一个很大的挑战。特别是由于扰动、噪声等原因使得光学电压传感器的测量精度难以提高。尤其是基于四态调制技术的双闭环噪声与扰动模型不清楚(国内外未见报道)，难以优化闭环检测算法，制约了高精度光学电压传感器的发展。
【发明内容】
[0004]本发明基于四态调制技术，结合影响光学电压传感器检测精度的影响因素，提供一种双闭环回路的模型及对应的检测方法，以推动高精度光学电压传感器的实用化进程。
[0005]本发明提供一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，所述方法包括如下步骤:
[0006]第一步,建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型；
[0007](P1 ， P2) (P-P4)
[0008][0009]
【权利要求】
1.一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步，建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型； 对四种调制状态下的干涉光强P1、p2、P3和P4进行解调，得到:
2.根据权利要求1所述的一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，其特征在于:所述的主闭环为:超发光二极管发出的光经分束器到达起偏器被起偏为线偏振光，在45°对轴熔接处线偏振光被平均分成了两束正交的线偏振光进入相位调制器，相位调制器提供调制及反馈信号的相移；非互易的法拉第旋光镜旋转角度为45°，BGO晶体将被测电压信号转换为Pockels相移后返回线偏振光沿着准互易光路来回传输两次，因此在起偏器处干涉光强的相位差为Pocekls相移的两倍，在光电探测器处光强信号被转换成了信号检测电路处理的电信号，该电信号经信号检测电路中的前置放大环节的放大及滤波之后，由A/D转换器转换成离散的数字信号后进入数字信号处理器；所述数字信号处理器对闭环误差进行解调并实现和确定控制算法，产生反馈相位作用到相位调制器上以获得稳定的工作点，该闭环系统称为闭环光学电压传感器的主闭环，其对输入电压实现了跟踪; 所述数字信号处理器对闭环误差采用四态调制技术进行解调，跟踪相位调制器的增益随温度的漂移，产生反馈相位作用到相位调制器上以获得稳定的工作点，称为第二闭环。
3.根据权利要求1所述的一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，其特征在于:所述四态调制技术的调制相位依次为:I, 1，-1， -{271-<pm),其中，A= 3;r/4，每种状态持续的时间为T/2，T为光波往返两次经过相位调制器的时间；第二闭环系统的控制周期为毫秒量级。
【文档编号】G01R19/25GK103675429SQ201310478621
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】李慧, 赵宗涛, 崔利阳, 张春熹, 李立京 申请人:北京航空航天大学