感器18与合并单元12 并联连接，用于采集合并单元12供电电压信号；单片机19的信号接口与电流传感器和电压 传感器连接，用于接收电压、电流模拟信号，并将其转换为数字信号，通过通信总线20发送 给计算机21 ;计算机21连接单片机19和合并单元12,接收合并单元供电电压、电流信号数 据及母线上的电流信号数据，为监测程序进行寿命监测提供相关数据。供能激光器作为合 并单元12的一部分，其工作电源由合并单元12的直流电源16提供。
[0024] 本系统的传感单元是指电压传感器18、电流传感器17。它们的选取要考虑量程及 精度两方面的要求。故必须先结合合并单元12及激光器的功率进行计算，以选择合适的量 程及精度，确保能进行有效地测量。例如选择变电站内220V直流供电，则电压测量范围可 选为0~250V。根据《国家电网公司物资采购标准》上的说明，合并单元正常工作时，其功 率消耗应不大于30W，而激光器的功率一般为10W，则设合并单元除激光器的其他部分功率 为20W。取合并单元功率为20~30W(取20W时激光器关闭，取30W时激光器打开工作）， 电压220V，计算得电流测量范围为91~136mA，切换激光器引起的电流变化值为45mA。
[0025] 由于激光二极管正向导通压降很稳定，故当供能激光器的工作电流增大25%时， 激光器的电功率也会增大25 %。假设DC-DC电源13与激光器驱动电源（恒流源）14工作稳 定，其功率转换效率不变，则激光器的电功率增大25%时，合并单元供电电源提供给激光器 电路部分的功率也会增大25 %，由于站内220V直流电压比较稳定，则对应合并单元供电电 源电流会增大25%，即为11. 25mA。故可选择LV25-P型电压传感器，测量准确度为1. 5%， CT0. 1-P型电流传感器，测量准确度为1%，即能准确测量1. 36mA的电流。
[0026] 微处理器是单片机19的控制核心，可选用具有标准通信接口及自带高精度A/D模 块的微处理器，例如TI公司的MSP430系列微处理器，为了保证电流测量的精度，可选用带 16位A/D转换器的微处理器。
[0027] 通信总线20用于单片机和监控室内的计算机的数据通信，根据需要可以选择 RS232或者RS485等，其中RS485通信距离可达1000米，且采用差分传输方式，具有较强的 抗干扰能力。
[0028] 计算机21提供常规的监测软件运行的硬件平台，运行于计算机上的监测软件用 于处理接收到的测量数据，可以使用Labview开发。监测程序通过接收合并单元的电流信 号，对其作阈值判断，看其是否超过设定的阈值，即可知道激光器的老化寿命是否结束。
[0029] 最后，在实际应用中，利用变电站内稳定的直流电源16给合并单元12供电，分别 用电流传感器17和电压传感器18采集供电电流、电压信号，发送至单片机19,进行A/D转 换，再将数据用通信总线20发送至计算机21，进行数据处理、分析，以实现对激光器的寿命 监测。
[0030] 实现寿命直接评估的原理是：激光器的工作电流与其输出的光功率之间存在正相 关关系。如图3所示，其中曲线1是供能激光器正常情况下的P-I曲线，曲线2是供能激光 器老化情况下的P-I曲线。两者之间存在区别是因为，随着供能激光器的使用，由于光化学 反应导致谐振腔面劣化等因素，会使得供能激光器的光发射功率降低，阈值电流增加，效率 下降。故在恒光功率模式输出的情况下，随着供能激光器的使用，激光器的工作电流会慢慢 增大，而当电流过大时，会对供能激光器造成永久性的损坏。故在恒光功率输出的情况下， 可通过在线监测供能激光器的工作电流实现直接在线监测激光器的寿命。
[0031] 标准〈〈Opticsandopticalinstrumments-Lasersandlaser-related equipment一Lifetimeoflasers》（ISO17526-2003)以激光器的工作电流作为寿命评判 标准，其表达式为：
[0032]
【主权项】
1. 一种有源电子式互感器的供能激光器老化寿命在线监测系统，包括：传感单元、单 片机、计算机： 传感单元包括电压传感器、电流传感器，其中，电流传感器安装于直流电源给合并单元 供电的进线处，以采集合并单元供电电流信号；电压传感器，与合并单元并联连接，用于采 集合并单元供电电压信号； 单片机的信号接口与电流传感器和电压传感器连接，用于接收电压、电流模拟信号，并 将其转换为数字信号，通过通信总线发送给计算机； 计算机连接单片机与合并单元，接收合并单元供电电压、电流信号数据及母线上的电 流信号数据，为进行寿命监测提供相关数据。
2. 根据权利要求1所述的一种有源电子式互感器的供能激光器老化寿命在线监测系 统，其特征在于，所述电流传感器安装在合并单元供电电源线上。
3. 根据权利要求1所述的一种有源电子式互感器的供能激光器老化寿命在线监测系 统，其特征在于，所述单片机带有A/D转换模块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种有源电子式互感器的供能激光器老化寿命在线监测系统，包括传感模块、单片机、计算机，传感模块测量合并单元电压、电流信号，发送给单片机；单片机接收电压、电流模拟信号，并将其转换为数字信号，通过通信总线发送给计算机；计算机连接单片机和合并单元，接收合并单元供电电压、电流信号数据及母线上的电流信号数据，为监测程序进行寿命监测提供相关数据。该系统通过实时采集获取被监测供能激光器所在的合并单元的供电电源的电流值，实现对供能激光器正常老化寿命的直接在线监测，填补了电子式电流互感器正常老化寿命在线监测技术领域的空白，具有可靠性高，且对环境适用性强，便于移植的优点。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN204439756
【申请号】CN201520102519
【发明人】窦峭奇
【申请人】武汉格蓝若光电互感器有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月12日