专利名称：用于光纤传感器的自适应滤波器的制作方法
用于光纤传感器的自适应滤波器 相关申请 本申请涉及2007年5月4日提交的、题为"Adaptive Filters for FiberOptic Sensors (用于光纤传感器的自适应滤波器)"的第60/927， 609号美国专利申请，并要求该
申请的优先权，该申请的公开内容在此通过引用并入。
背景 本发明涉及光纤电流和电压传感器，且更特别地，涉及在这种传感器中使用的自 适应滤波器。 发电行业所使用的电力系统的一个重要方面是测量高压输电线路上承载的功率
的能力。在电压被逐步降低用于配电之前，通常已在系统的高压侧上执行了功率测量。然
而，越来越需要遍及配电系统的更加频繁和更加准确的功率测量(例如，电压和电流测
量)。 一些与进行这种功率测量关联的最近的创新涉及到使用光纤传感器。 例如，光纤电流传感器基于法拉第效应工作。导线中流动的电流引起磁场，所述磁
场通过法拉第效应旋转在围绕载流导线缠绕的光纤中传播的光的偏振面。法拉第定律可表
示为 I = # HdL (1) 其中I为电流，H为磁场，且对绕电流的闭路取积分。如果感测光纤围绕载流导线 缠绕整数圈，且感测光纤中的每一点具有对磁场恒定的灵敏度，则光纤中光的偏振面的旋 转依赖于导线中正承载的电流，并对所有外部产生的磁场，例如由附近导线内承载的电流 引起的磁场，不灵敏。在存在磁场时，光的偏振面旋转通过的角度A①给出为
A①=V / HdL (2) 其中V是玻璃纤维的维尔德(Verdet)常数。 在该路径自身闭合的情况下，感测光纤沿其路径对磁场进行线积分，其正比于导 线中的电流。因此，AO 二VNI，其中N是感测光纤围绕载流导线缠绕的圈数。由于电流的 存在引起的光的偏振态的旋转可通过以下方式来测量将具有明确定义的线偏振态的光注 入感测区域，然后在光退出感测区域后分析光的偏振态。可选地，AO表示在感测光纤中 传播的圆偏振光波遇到的过量相移。 此技术与如在1997年7月1日发布的、发明人为James N. Blake的题为"Fiber Optic Interferometric Circuit and Magnetic Field Sensor (光纤干涉计量电路禾口石兹 场传感器)"的第5，644，397号美国专利中公开的同轴(in-line)光纤电流传感器相关，该 专利在此通过引用并入。光纤传感器还公开在1997年12月9日发布的、发明人为James N. Blake的题为"FiberOptics Apparatus and Method for Accurate Current Sensing(用 于精确电流感应的光纤装置和方法)"的第5， 696， 858号美国专利以及James N. Blake的 题为"Fiber Optic Current Sensor (光纤电流传感器)"的第6， 188， 811号美国专利中， 上述专利的公开内容在此通过弓I用并入。 这些类型的光纤电流传感器具有，例如，它们在很宽动态范围上操作的优点。这使 单个的光学电流传感器可能既操作为保护装置又操作为测量装置。在某些电力线中的应用要求测量高达170kA的电流以及以几个百分比内的精度处理瞬变电流的能力，而同时又能 够在百分之几十的精度内测量1A的电流水平。其他的应用要求对均方根电流宽动态范围 的测量。除用于电力品质确定的基频工频(fundamental power frequency)电流外，仍有 其他的应用要求精确地测量宽范围的电流谐波。 在所有这些示例性应用中，光纤电流传感器依赖其内在的线性和宽带宽操作，以 确切地捕获真实的电流值。然而，光纤电流传感器还在感测的电流上增加白噪声。此噪声 可以是电子噪声，但还包含与光学感测机构关联的散粒噪声的分量。噪声的存在限制传感 器的功能满足前面提到的应用，特别是当真实的电流在动态范围的低端时。某些情况下，接 收仪器中更复杂的信号处理可允许光纤传感器的白噪声被滤出，而因此实质上对应用无影 响。然而，因为接收仪器并未在考虑光纤传感器的情况下进行设计，因此它们不总是滤出白 噪声，而因此产生错误的测量。例如，如果噪声相对于真实的电流是相当大的值，则若没有 滤出噪声，均方根电流计算可能严重错误。 —种解决此噪声问题的途径是谨慎地配置光纤感测圈数、以及光纤电流传感器中 的传感器带宽，以对于应用优化信号、噪声以及线性。然而，此方法使光纤电流传感器可能 不能实现全部范围的应用，且从成本的观点来看也不是最适宜的，因为在被感测的电流很 小时，要求使用许多圈昂贵的感测光纤。另外，一旦传感器投入使用，感测圈数就不能轻易 地改变，所以传感器一旦被安装就很难再被优化。 因此，期望提供光学电流(和电压)传感器以及感测方法来解决前述问题。
发明内容
根据本发明的系统和方法通过提供涉及光纤电流和电压传感器的，且更具体地， 涉及用在这种传感器中的自适应滤波器的系统和方法，解决了对此以及其他的需要。
根据一个示例性实施方式，光纤电流传感器包括光源；偏振分束器，其连接到所 述光源，具有可逆端口和不可逆端口 ；法拉第旋转器，其连接到所述偏振分束器；第一 1/4 波片，其连接到所述法拉第旋转器；保偏光纤，其连接到所述第一 1/4波片；第二 1/4波片， 其连接到所述保偏光纤；感测光纤，其连接到所述第二 1/4波片；检测器，其经由所述不可 逆端口连接到所述偏振分束器，并具有输出；以及自适应滤波器，其用于滤波所述输出。
根据另一个示例性实施方式，一种装置结合光纤电流或电压传感器使用，所述装 置包括分束器，其用于分裂入射信号；梳状滤波器；比较器，其用于比较原始信号与梳状 滤波的信号，以及其中所述比较器确定权值；第一增益块，其用于修改从频率跟踪梳状滤波 器输出的信号；第二增益块，其用于修改原始信号；以及加法器，其用于由第一增益块和第 二增益块的输出生成处理的信号。 根据另一个示例性实施方式，一种用于用自适应滤波器感测在大功率电压线上的 电流或电压的方法，包括在梳状滤波器中滤波原始信号，其中所述梳状滤波器输出滤波的 信号；通过比较器比较所述原始信号与所述滤波的信号，并输出加权因子；基于所述加权 因子，修改所述滤波的信号；基于所述加权因子，修改所述原始信号；以及求和所述修改的 滤波的信号与所述修改的原始信号，得到处理的信号。 根据另一个示例性实施方式，一种光纤电流传感器包括源，其产生光；偏移元 件，其用于偏移所述光；保偏光纤，其连接到所述偏移元件；l/4波片，其连接到所述保偏光纤；感测光纤，其连接到所述1/4波片；反射器，其连接到所述感测光纤；耦合器，其连接到 所述光源并连接到检测器，其中所述检测器接收从所述反射器返回的光并产生与其关联的 输出；以及自适应滤波器，其用于滤波所述输出。 根据另一个示例性实施方式，一种光学感测装置，包括用于感测电流的光电流传
感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个；以及频率跟踪梳状滤波器，其用于滤
波用于感测电流的光电流传感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个的输出。 根据又一示例性实施方式，一种光学感测装置，包括用于感测电流的光电流传感
器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个；以及自适应滤波器，其响应于所述输出
大小的减小，降低用于感测电流的光电流传感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少
一个的输出的频率响应。
附图示出了本发明示例性实施方式，其中 图1描示了根据示例性实施方式的包括自适应滤波器的光学电流传感器；
图2显示了依据示例性实施方式的示例性自适应滤波器； 图3(a)显示了可用作根据示例性实施方式的自适应滤波器的一部分的梳状滤波 器； 图3 (b)示出了根据示例性实施方式的复位信号发生器； 图4(a)示出了根据示例性实施方式的用于产生权值k的比较器； 图4(b)为根据示例性实施方式的描示k作为总计值的函数的曲线图；以及 图5显示了根据示例性实施方式用于感测高功率线路上的电流或电压的方法流程图。
具体实施例方式
本发明的以下详细描述涉及附图。不同附图中相同的参考数字标识相同的或相似 的元件。另外，以下详细描述不限制本发明。替代地，本发明的范围由随附的权利要求界定。
为了为此讨论提供一些背景，公开的示例性光纤电流传感器示为图1并在下面描 述。然而应认识到，根据这些示例性实施方式的滤波装置和技术不限于在此特定传感器配 置中使用，且可用在其他光纤电流和电压传感器中。例如，这种滤波装置和技术还能用在以 上通过引用并入的'397专利中描述的同轴光学电流传感器中，或用在时分复用光学电压 测量系统中，比如用在第7， 009， 378号美国专利中公开的系统中，该专利公开的内容也在 此特别通过引用并入。 图1中，光源50(例如，超辐射发光二极管(SLED))发射具有随机偏振态的光，所 述光耦合到单模(SM)光纤51中。光可选地由消偏器52消偏振，以使得从消偏器52输出 的光的偏振态包含约二分之一的光具有第一线偏振态且剩余的光具有与第一线偏振态正 交的第二线偏振态。 消偏振的光继续传播到偏振分束器(PBS)54，在偏振分束器处通过端口 55进入。 偏振分束器54操作以将消偏振的光分成其两个正交偏振分量。 一个偏振分量(由箭头A表 示)从PBS 54内的分裂接合处(splittingj皿ction)反射回来，并基本在装置内散射(尽
7管一些光可能通过端口 55被反射回来)，而另一个偏振分量(由箭头B表示)通过PBS的端口 57而被传输。因此，在前向传播方向上(即，从源50到反射终点56) ，PBS54操作为偏振器，以使得具有单个线偏振态的光被传送到法拉第旋转器58。 入射在法拉第旋转器58上的线偏振光可看成两个基本相等的圆偏振分量波，例如，右旋圆(RHC)偏振分量波和左旋圆(LHC)偏振分量波。法拉第旋转器58操作以在RHC分量波和LHC分量波之间无源地(passively)引入偏移，以便提高检测器对流过导线59的电流量的灵敏度。在此示例性实施方式中，法拉第旋转器58对RHC和LHC分量波之一引入+22. 5度的相移，并对RHC和LHC分量波中的另一个引入-22. 5度的相移。然后将偏移的光能量输出到1/4波片(A/4)60，该波片操作为模式转换器以将圆偏振光转换成线偏振光。
随后经由保偏(PM)光纤61将线偏振光传送到另一个1/4波片62，该波片62操作为模式转换器以将线偏振光转回成圆偏振光。1/4波片60、PM光纤61和1/4波片62被提供为一种帮助保持光的偏振态(且更重要的是保持偏振分量间的相对相移)的机构，因为检测器64操作以检测此相移，根据此相移确定流过导体59的电流大小。依赖于根据这些示例性实施方式的光纤电流传感器的特定实现，PM光纤61可具有约一米或两米到几百米之间的长度，在该长度上可保持分量的偏振态和相移信息。在此示例性实施方式中，使用线性偏振以在系统的此部分上传送光，因为其对易于降级光的分量波的偏振态纯度的磁效应和应力效应是较不敏感的。 圆偏振光从1/4波片62输出后，进入环绕导线59的传感光纤66，导线59的电流正被监测。在圆偏振态在整个传感光纤66被很好保持时，检测器64达到其最高的灵敏度。流过导体59的电流将根据A①=VNI在通过传感光纤66的光的RHC和LHC偏振分量波之间引入附加的相移，累积为2VNI。然后光将到达反射终点56，例如，镜子，光在反射终点处通过传感光纤66被反射回到1/4波片62。在通过传感光纤66反向传播期间，光的RHC和LHC分量波将在其间获得2VNI的第二相移，在两次传递后总计4VNI。此第二相移将累积到第一相移(而不是抵消它)，因为在入射在反射终点后，RHC和LHC分量波的偏振方向反向，而在反向路径上，光通过由电流在相反的方向上流过导体59产生的磁场。
对于通过PM光纤61的回程，光将由1/4波片62转回成线偏振光，并再次由1/4波片60转回成圆偏振光。光将再次被法拉第旋转器58相移，以使得在RHC和LHC分量波之间引入的累积相移为90度加上4VNI。然后从法拉第旋转器58输出的光继续进入PBS54。从法拉第旋转器58输出的光的一些部分(其量依赖于沿着前向和反向路径引入的累积相移)将具有偏振，该偏振使其从法拉第旋转器58的路径轴线被反射、并通过PBS 54的端口 65向着检测器64(如由图1中箭头C所表示的)直接输出。剩余的光将通过PBS 54的端口 55向着源50被传输回来(如由图1中箭头D所表示的)，并可按要求被隔离或转出(dumped)。这种背景下，端口 65是PBS 54的"不可逆端口 (non-reciprocal port)"，因为由箭头C表示的光通过其返回路径上与其沿着前向路径进入PBS 54的端口 (端口55)不同的端口退出PBS 54。相反地，由箭头D表示的返回光的部分通过可逆端口 55退出PBS 54。本发明的示例性实施方式检测通过偏振分束器的不可逆端口返回的光的强度。
检测器64产生强度数据，根据该强度数据，确定经由反向传播路径返回给检测器的光的偏振分量波之间的相移。此相移将与通过导体59的电流相关，并因此可用于输出与其关联的电流测量结果。例如，检测器64可连接到信号处理器68(例如，开环信号处理器)，
8用于基于从检测器64接收的检测到的强度来确定例如与检测到的相移关联的60Hz电流。
根据示例性实施方式，可通过从信号处理器68的输出中去除噪声影响，对信号处理器的输出自适应地滤波，以更好地保持电流的波形的形状。根据这些示例性实施方式使用自适应滤波器70，从而可依赖于检测到的信号的大小在不同的时间采取不同的滤波方式，即，依赖信号的滤波方式。举例来说，这允许使用第一类滤波来滤波小幅信号(例如，其在高压电力线的正常操作期间产生)，以及使用第二种不同类的滤波来滤波较大幅的信号(例如，其在高压电力线上的瞬变或尖峰期间产生)(或根本不滤波)。得到的被滤波的波形可输出到与例如电力品质确定仪器(power quality determining instrument)、功率计或无功伏安计(var meter)关联的显示终端。现将参考图2描述更详细的示例性自适应滤波器。 根据此示例性实施方式，自适应滤波器200在真实电流相对小时从电流传感器的输出中去除非谐波的噪声。 一般地，此示例性实施方式识别何时真实电流足够小而使噪声有可能成为问题，并在这种情况时实现频率跟踪梳状滤波器202。梳状滤波器202设成使大到某个预设极限(例如，第IOO次谐波)的所有工频谐波通过，但是拒绝谐波之间的所有频率分量。梳状滤波器202还跟踪检测到的工频以保证其没有丢失真实的高次谐波。
更特别地，图2显示了根据示例性实施方式的自适应滤波器200的框图。其中，原始信号，例如从信号处理器68接收的60Hz信号，被分到三个路径中。在最上面的信号处理路径中，频率跟踪梳状滤波器202接收原始信号，并连续地输出滤波的结果。参照图3(a)和3(b)在下面更详细地描述了示例性梳状滤波器202的操作。 在图2中显示的中间的信号处理路径是用于确定k的比较器204， k是自适应滤波器200用来对加法器208产生的最终输出中的原始信号和梳状滤波信号的相对贡献(contribution)进行加权的值。可选地，在块206使用带通滤波器预滤波原始信号以从信号中去除噪声。如将参照图4(a)和4(b)而在下面更详细地描述的，此示例性实施方式中的比较器204在确定k的值时既确定梳状滤波的信号与(可能被预滤波的)原始信号(在大小上)的接近程度，又确定原始信号的大小。当原始信号的大小适当小、且当梳状滤波的信号适当接近原始信号时，通过增益块210在自适应滤波器200的最终输出中，对梳状滤波的信号的贡献大程度(heavily)加权(即，k是相对小的)。这两个条件使梳状滤波器202不太可能滤波测量的电流中的瞬变，以及在不需抑制噪声时不太可能不使用梳状滤波器202。相反地，如将在下面更详细地描述的，当不满足这两个条件中的任一个时，通过增益块212大程度加权(即，k是相对大的)原始信号的贡献。 图3(a)显示了根据示例性实施方式的频率跟踪梳状滤波器202的框图。梳状滤波器202可通过使原始信号通过一组相继开关的低通滤波器而实现。更特别地，原始信号与反馈信号在加法器302相加。然后此值在块306乘以增益系数a，该增益系数确定梳状滤波器202的时间常数。根据一个纯示例性的实施方式，此时间常数可设成0. 5秒，然而应认识到，依赖于特定的实现也可使用其他时间常数，例如1/8秒到2秒范围内的时间常数。然后在组304中在多个累加器中的一个累加器中累加结果值。例如，与工频关联的60Hz周期可分成256段，每一段都在组304中具有与其关联的累加器。从块306通过的值可被加到当前所选的累加器，例如，由在开关控制器312控制下的开关308选择的累加器。该累加器的累加的值由也在开关控制器312控制下的开关310切断(switched out)。因此累加器304的寄存器连同开关308和310操作为一系列的低通滤波器，其与正被测量的电流的基频同步地在时间上有效地平均波形值。梳状滤波器202的此同步化的方面由复位发生器314处理。 更特别地，通过与基频分量同步地将开关308、310复位到滤波器组的开始，实现梳状滤波(comb)。复位信号可通过原始信号的预滤波形式的过零点(zero crossing)而触发，如图3(b)中所示。其中，提供了预滤波器318，其将噪声从原始信号中大量滤出，以产生与测量到的电流关联的相对"干净的"正弦函数。然后在块320将此正弦函数与在正被测量的电流的基频(例如，60Hz)的正弦函数比较。边缘检测器322识别生成开关检测器312的复位信号的过零点，以将其指针复位到累加器组304的开始。然后经由时钟控制的命令，控制开关308和310将第一累加器接通和关断并顺序通过组。时钟316为开关控制器312和复位信号发生器314计时。可应用附加的逻辑以便仅允许复位的频率缓慢地变化，以增加频率跟踪功能对噪声的抗扰度。 图4(a)显示了实现比较器204以确定如上所述用于在自适应滤波器200的输出中平衡原始信号和梳状滤波的信号的k的一种方法的框图。在块404，对原始信号和梳状滤波的信号之差的大小(由加法器402产生)与原始信号的大小线性地求和，以确定k的水平。加法器404的输入可分别在块408和410通过因子G1和G2加权。如果原始信号是大的、或是十分不同于梳状滤波的信号，例如，对于具有含有20圈感测光纤的传感头的单纯示例性的电流传感器来说大于50安培，则在块406，k将被设成等于1且由自适应滤波器200输出原始信号。另一方面，如果原始信号既小又接近梳状滤波的信号，例如，对于同样的单纯示例性的电流传感器来说小于15安培，则在块406， k设成等于零且由自适应滤波器200输出梳状滤波的信号。 对于二者之间的情况，通过设置k等于0到1之间的值而输出梳状滤波的信号和原始信号的组合。图4(b)中示出了这三种情况中的实例。其中，对于从加法器404输出0和XI之间的值，k设成等于零。对在XI和X2之间的值，k的值在0到1间线性变化。应认识到，尽管期望当真实的电流从一种模式转换到另一种模式时在从自适应滤波器202输出原始信号和梳状滤波的信号间有平稳的过渡以减少假信号(glitch)，但该过渡不必是线性的，即，可以使用非线性函数来生成值X1和X2之间的k。 G1、G2、X1和X2的值可凭经验确定，并可根据特定的实现设置。根据一个单纯说明性的实现，G1 = 1，G2 = 0. 5， XI = 15安培且X2 = 50安培，然而这些值是可以变化的。 这些示例性系统和方法的一个优点在于，当真实的电流很小时，传感器的总噪声带宽大大降低了，而没有滚降真实的谐波。例如，假定电流传感器的带宽通常设成6kHz。这跨越了基本的60Hz电力线频率的IOO个谐波。然而，当电流很小时，选择梳状滤波器202来产生自适应滤波器200的输出，其可能仅允许在每个工频谐波(60， 120， 180，. . . 6000Hz)周围1Hz。这反过来将噪声等效带宽从6kHz降低到了 100Hz，这将明显的噪声降低了 6000/100的平方根倍，或约1/8。(光纤电流传感器中存在的均方根白噪声一般成比例于带宽的平方根)。这反过来允许根据示例性实施方式的光学电流传感器有效地测量比没有梳状滤波器情况的电流小8倍的电流。应认识到，这些带宽仅以举例方式给出。借助不同程度的滤波可获得或多或少的噪声降低，尽管增加滤波的缺点在于更大程度的滤波下不太好跟踪小的瞬变。
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上述示例性实施方式的许多变化和变换是能够预期的。例如，法拉第旋转器58和1/4波片60可用双折射调制器和延迟线圈(delay coil)替换。然而，前面的组合具有无源装置的优点，而因此不要求电力。光学元件54、58和60可封装在一起作为单个单元，或可分离地实现。另外，屏蔽(shield)，例如，导线环，可邻近法拉第旋转器58放置，以屏蔽法拉第旋转器免受可能很大的磁场，如果光纤电流传感器的此部分靠近导体59布置的话。另外，PBS 54可用3dB的光学耦合器和偏振器替换。其他的变化也将是明显的。本发明的示例性实施方式对于涉及与电力传输线关联的以及在供电站中的电压测量的应用是有用的，然而本发明并不限于此。 在图5中显示了使用根据示例性实施方式的上述示例性系统的一种用于感测大功率电压上的电流或电压的方法。首先，用于用自适应滤波器感测大功率电压线上的电流或电压的方法包括在步骤502，在梳状滤波器中滤波原始信号，其中梳状滤波器输出滤波的信号；在步骤504，通过比较器比较原始信号与滤波的信号，并输出加权因子；在步骤506，基于加权因子修改滤波的信号；在步骤508，基于加权因子修改原始信号；以及在步骤510，对修改的滤波的信号与修改的原始信号求和，得到处理的信号。 如上所提到的，与如上所述使用自适应滤波的光学电流传感器关联的本发明的示例性实施方式能够，可选地使用双折射调制器(例如，在上述通过引用而被并入的'397专利中描述的)替代图1中所示的法拉第旋转器58，以对光提供期望的偏移。在这种实施方式中，可省略1/4波片60，因双折射调制器对线偏振光起作用。 根据上述示例性实施方式，自适应滤波器70输出原始信号、梳状滤波的信号或原
始信号和梳状滤波的信号的加权组合之一。然而，根据其他的示例性实施方式，为作为处理
的信号的输出提供第四个选项可能是有用的，特别是当原始的感测的电流非常低时，例如，
低于0. 5安培或低于1安培时。在这些情况下，对于某些示例性实施方式，可优选输出零作
为处理的信号，或输出预滤波的信号(即，图2中块206的输出)作为处理的信号。另外，
应认识到，前述例子示出了频率跟踪梳状滤波器结合光学电流传感器及/或光学电压传感
器的使用。然而，其他类型的滤波器，例如，自适应带通滤波器，也可替代使用，只要它们以
保存正被测量的电流或电压的基频工频的响应的方式滤波检测到的输出即可。 上述示例性实施方式期望在各个方面对本发明都是说明性的，而非限制性的。因
此，本发明能够有由本领域技术人员根据在此包含的描述得出对详细实现的许多变化。认
为所有这样的变化和修改都在由后面的权利要求界定的本发明的范围和精神内。本申请的
描述中使用的元件、动作或指令都不应该解释为关键的或对发明必不可少的，除非明确这
样说明过。同样地，如在此使用的，冠词"a( —个)"旨在包括一个或更多的项目。
权利要求
一种光纤电流传感器，包括光源；偏振分束器，其连接到所述光源，所述偏振分束器具有可逆端口和不可逆端口；法拉第旋转器，其连接到所述偏振分束器；第一1/4波片，其连接到所述法拉第旋转器；保偏光纤，其连接到所述第一1/4波片；第二1/4波片，其连接到所述保偏光纤；感测光纤，其连接到所述第二1/4波片；检测器，其经由所述不可逆端口连接到所述偏振分束器，并具有输出；以及自适应滤波器，其用于滤波所述输出。
2. 如权利要求1所述的光纤电流传感器，其中所述自适应滤波器包括梳状滤波器。
3. 如权利要求2所述的光纤电流传感器，其中所述梳状滤波器是频率跟踪梳状滤波器。
4. 如权利要求2所述的光纤电流传感器，其中所述自适应滤波器加权所述梳状滤波器 的输出以产生加权的梳状滤波器输出，并组合所述加权的梳状滤波器输出与所述输出的加 权形式以产生处理的信号。
5. 如权利要求4所述的光纤电流传感器，其中由比较器产生权重，所述比较器比较所 述梳状滤波器的所述输出与所述输出。
6. 如权利要求2所述的光纤电流传感器，其中所述梳状滤波器包括开关的累加器寄存器。
7. —种能够结合光纤电流或电压传感器使用的自适应滤波器装置，所述装置包括梳状滤波器，其用于接收原始信号并输出梳状滤波的信号；比较器，其用于比较所述原始信号与所述梳状滤波的信号，以确定权值；第一增益块，其用于基于所述权值来修改所述梳状滤波的信号；第二增益块，其用于基于所述权值来修改所述原始信号；以及 组合器，其用于由所述第一增益块和所述第二增益块的输出来生成处理的信号。
8. 如权利要求7所述的装置，还包括预滤波器，其用于在所述原始信号到达所述比较器之前，滤波所述原始信号。
9. 如权利要求7所述的装置，其中所述梳状滤波器是频率跟踪梳状滤波器，所述装置 还包括加法器，其用于通过求和原始信号和反馈信号而产生输出； 增益乘法器块，其用于将所述输出与增益系数相乘；开关控制器，其控制一对开关，所述开关用于将值从累加器寄存器接通和关断，其中所 述开关连同所述累加器寄存器操作为一系列的低通滤波器； 复位信号发生器；以及 时钟。
10. 如权利要求7所述的装置，其中所述装置连接到电力品质确定仪器。
11. 如权利要求7所述的装置，其中所述装置连接到功率计或无功伏安计中的至少一个。
12. —种用于用自适应滤波器在大功率电压线上滤波光学检测的电流或电压的方法， 包括以下步骤在梳状滤波器中滤波原始信号，其中所述梳状滤波器输出滤波的信号； 通过比较器比较所述原始信号与所述滤波的信号，并输出加权因子； 基于所述加权因子，修改所述滤波的信号； 基于所述加权因子，修改所述原始信号；以及组合修改的所述滤波的信号与修改的所述原始信号，得到处理的信号。
13. 如权利要求12所述的方法，还包括在比较所述原始信号与所述滤波的信号的步骤之前，预滤波所述原始信号。
14. 如权利要求12所述的方法，其中比较所述原始信号与所述滤波的信号的步骤还包括线性求和所述原始信号和所述滤波的信号之差的大小，以确定所述加权因子。
15. 如权利要求14所述的方法，其中如果所述原始信号或者特别大、或者显著不同于 所述滤波的信号，则所述加权因子等于1。
16. 如权利要求14所述的方法，其中如果所述原始信号既小又在数值上与所述滤波的 信号接近，则所述加权因子等于0。
17. 如权利要求14所述的方法，其中所述加权因子等于0和1之间的值。
18. 如权利要求14所述的方法，其中在所述梳状滤波器中滤波所述原始信号的步骤还 包括使所述原始信号通过一组相继开关的低通滤波器。
19. 一种光纤电流传感器，包括 源，其产生光；偏移元件，其用于偏移所述光； 保偏光纤，其连接到所述偏移元件； 1/4波片，其连接到所述保偏光纤； 感测光纤，其连接到所述1/4波片； 反射器，其连接到所述感测光纤；耦合器，其连接到所述光源并连接到检测器，其中所述检测器接收从所述反射器返回 的光并产生与其关联的输出；以及自适应滤波器，其用于滤波所述输出。
20. 如权利要求19所述的光纤电流传感器，其中所述偏移元件是法拉第旋转器和双折 射调制器中的一个。
21. 如权利要求19所述的光纤电流传感器，其中所述自适应滤波器是频率跟踪梳状滤 波器。
22. —种光学感测装置，包括用于感测电流的光电流传感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个；以及 频率跟踪梳状滤波器，其用于滤波所述用于感测电流的光电流传感器和用于感测电压 的光电压传感器中的至少一个的输出。
23. —种光学感测装置，包括用于感测电流的光电流传感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个；以及 自适应滤波器，其响应于所述用于感测电流的光流传感器和用于感测电压的光电压传感器中的至少一个的输出的大小的减小，降低所述输出的频率响应。
24.如权利要求23所述的光学感测装置，其中所述自适应滤波器以保存正被测量的所述电流或电压的基频工频的响应的方式，滤波所述输出。
全文摘要
根据这些示例性实施方式的系统和方法提供了涉及光学电流和电压传感器的方法和系统，且更具体地，提供了涉及用在这种传感器中的滤波器的方法和系统。
文档编号G01R19/00GK101784903SQ200880014726
公开日2010年7月21日 申请日期2008年5月2日 优先权日2007年5月4日
发明者卡尔·格拉佐, 詹姆士·N·布莱克 申请人:尼克斯特法斯T&D公司