本发明涉及光纤通信领域，具体的来说是涉及一种全光纤电流互感器控制系统。
背景技术：
电流互感器作为高压电网检测主要设备，不仅为电能的计量提供参数，而且是为继电保护提供动作的依据。随着国家智能电网和特高压电网的发展，传统电磁式电流互感器逐渐暴露出其致命缺陷，例如高电压等级时绝缘极为困难、更高电压下易磁饱和导致测量精度下降等。相比之下，光纤电流互感器具有抗电磁干扰能力强、绝缘可靠、测量精度高、结构简单和体积小巧等诸多优点，是当前研究热点。
作为光纤电流互感器的核心部件，其检测和控制电路电流互感器作为高压电网检测主要设备，不仅为电能的计量提供参数，而且是为继电保护提供动作的依据。随着国家智能电网和特高压电网的发展，传统电磁式电流互感器逐渐暴露出其致命缺陷，例如高电压等级时绝缘极为困难、更高电压下易磁饱和导致测量精度下降等。因此，需要设计一种有抗电磁干扰能力强、绝缘可靠、测量精度高的全光纤电流互感器控制系统。
技术实现要素：
本发明需要解决的是现有统电磁式电流互感器测量精度低的问题，提供一种全光纤电流互感器控制系统。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种全光纤电流互感器控制系统，包括光纤传感探头、光相位调制器、光电转换器、放大及滤波电路、A/D转换电路、控制器电路、计算机、D/A转换电路和驱动电路；
所述光纤传感探头的输出端与光相位调制器的输入端连接；所述光相位调制器的输出端与光电转换器的输入端连接；所述光电转换器的输出端与放大及滤波电路的输入端连接；所述放大及滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接；所述A/D转换电路的输出端与控制器电路连接；所述控制器电路一输出端与D/A转换电路连接，另一输出端与计算机连接；所述D/A转换电路的输出端经驱动电路与光相位调制器连接。
上述方案中，优选的是控制器电路包括处理器、D/A转换接口、A/D转换接口、串口接口和滤波器，所述D/A转换接口的输入端与括处理器连接；所述A/D转换接口的输出端与处理器连接；所述滤波器的输入端与处理器连接；滤波器的输出端经串口接口与计算机连接。
上述方案中，优选的是放大及滤波电路包括放大器和滤波器；放大器的输入端与光电转换器的输出端连接；所述放大器的输出端经滤波器与A/D转换电路连接。
上述方案中，优选的是放大器采用差分运放AD8130。
上述方案中，优选的是光电转换器为光电二极管，实现把光信号转为电信号。
上述方案中，优选的是光纤传感探头，其结构为裸光纤外层包有塑料保护套，以防止外界硬物对光纤的损伤。
本发明的优点与效果是：
1.本发明使用处理器FPGA实现信号采集、数据输出以及与计算机通信等控制和数据解调、积分滤波、阶梯波产生等算法，完成了对光纤电流互感器传感头输出信号的检测以及闭环控制；
2.本发明具有结构简单、集成度高、闭环控制速度快、控制精度高等特点，为研制满足电力电网测试需求的全光纤电流互感器奠定了基础；
3.本发明经测试，其额定一次电流100A-4000A范围内均实现了0.2S级测量准确度，初步满足电力电网对电流互感器测量准确度的要求。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种全光纤电流互感器控制系统，如图1所示，包括光纤传感探头、光相位调制器、光电转换器、放大及滤波电路、A/D转换电路、控制器电路、计算机、D/A转换电路和驱动电路。光纤传感探头，其结构为裸光纤外层包有塑料保护套，以防止外界硬物对光纤的损伤。
所述光纤传感探头的输出端与光相位调制器的输入端连接；所述光相位调制器的输出端与光电转换器的输入端连接；所述光电转换器的输出端与放大及滤波电路的输入端连接；所述放大及滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接；所述A/D转换电路的输出端与控制器电路连接；所述控制器电路一输出端与D/A转换电路连接，另一输出端与计算机连接；所述D/A转换电路的输出端经驱动电路与光相位调制器连接。
控制器电路包括处理器、D/A转换接口、A/D转换接口、串口接口和滤波器，所述D/A转换接口的输入端与括处理器连接；所述A/D转换接口的输出端与处理器连接；所述滤波器的输入端与处理器连接；滤波器的输出端经串口接口与计算机连接。其中，处理器主要采用FPGA芯片，FPGA是光纤电流互感器控制电路实现信号检测与闭环控制的核心。其主要功能是负责生成整个控制系统的控制时序；完成A/D采集控制及数据读取、存储；对采集到的数字信号按预定的解调和积分算法进行处理，将处理后的数据在发送到阶梯波生成算法的同时，经滤波处理之后传到串口接口，完成与计算机的数据通信；此外还要将阶梯波生成算法产生的数据与方波数据叠加后控制D/A转换器输出相应的模拟信号。电路上电复位后，FPGA程序加载并对外围A/D、D/A及其他程控电路及接口初始化；FPGA内部时序控制模块产生周期5μs的调制方波，该调制方波通过D/A控制接口输出到D/A产生同样周期的模拟方波信号并控制后端光调制器上产生±π/2的相移，确保前端光纤传感部分的相位检测灵敏度最高；模数转换器前端输入信号是含有相位差信息的交流信号，该信号的高低电平差值与相位差成正比，通过检测该信号的高低电平差值就可以间接获得当前相位差值，从而根据前面所述理论获得对应电流大小，该信号周期与方波周期一致。
放大及滤波电路包括放大器和滤波器；放大器的输入端与光电转换器的输出端连接；所述放大器的输出端经滤波器与A/D转换电路连接。由于光电转换器输出信号比较弱，而且含有较高频率的噪声信息，需要对其进行放大和滤波处理后才能进行后续的A/D转换量化为数字信号。因此放大及滤波电路对有用信号的放大和对噪声抑制能力会影响后续测量精度。放大器采用差分运放AD8130，该芯片具有非常高的共模抑制比，特别适用于微弱信号放大中需要低噪声、低谐波失真和高共模抑制比的应用中。光电转换器输出的交流有效方波信号频率为200kHz左右，为保证该方波信号无失真通过后端滤波电路，滤波电路的高频截止频率必须以不损失20倍的方波基频信号的谐波设计，同时为避免高频噪声进入A/D转换电路，高频截止带宽不能太宽，本设计中采用4MHz带宽的π型滤波器实现前端滤波。
光电转换器为光电二极管，实现把光信号转为电信号。转换后的电信号比较弱，而且含有较高频率的噪声信息，需要对其进行放大和滤波处理后才能进行后续的A/D转换量化为数字信号。
为保证0.2S级测量准确度，A/D转换位数需要达到10位以上。此外，为保证对200kHz方波信号每个周期高低电平采样次数，从而可以通过累加求平均来提高采样精度，需要在每个周期内方波高低电平分别进行20次以上采样后求平均，这就要求模数转换器采样率大于8MS/s.设计中保留一定余量采用量化位数14位、采样率20MS/s的模数转换器AD9248.该芯片采用多级的带有输出错误纠正逻辑的差分流水线结构，集成了两个高性能采样保持放大器和一个基准电压源，只需要提供控制时钟，其转换数据在7个时钟之后自动出现在数据端口，用于精密时序控制场合非常方便。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。