一种用于优化光CT数字仿真模型的平台系统及系统的制作方法

本发明涉及智能设备，并且更具体地，涉及一种用于优化光ct数字仿真模型的平台系统及系统。

背景技术：

1、新型电力系统行动方案明确交直流电网的协调发展，加强电网的数字化转型，提升运行安全和效率水平。光学电流互感器(以下简称光ct)作为直流电网的重要测量设备，在电流测量中占比超过95％，是提升直流电网安全运行的关键环节。近5年直流光ct累计发生故障466次，占直流测量装置全部故障的93.6％，多次导致滤波器跳闸、直流闭锁，严重影响了直流电网的安全稳定运行。

2、光ct按调制原理可分为压电陶瓷调制式光ct和铌酸锂调制式光ct，其中压电陶瓷调制式光ct在直流工程中的使用数量占全部光ct的1/3，是一个精密而复杂的光电传感检测系统，其中包含众多的光学器件。

3、前期的隐患治理和国内外的科研工作，主要集中在核心光学器件的物理特性、可靠性提升方法、器件研制方面，以及整机光路设计、解调方法、误差补偿等方面，解决了光ct的可靠性和耐候性提升技术。

4、目前缺乏多时间尺度、平台化、智能化的数字模拟仿真方法和平台，造成运行状态推演和反演等变化过程难以模拟和复现，尤其是故障状态的智能分析手段不足。光ct数字仿真主要集中在故障机理的分析方法，如何面向光ct的实际运行状态，在实验室条件下模拟故障并重构等相关技术的研究，国内外较少涉及，导致现有的光ct智能诊断方法仅适用于小样本的故障数据，属于一种时域上的抽样评估，诊断方法现场长时域上的适应性不足。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种用于优化光ct数字仿真模型的平台系统，包括：实物模型和误差校验模块；

2、所述实物模型用于输出一次电流值信号和监控信号，以所述一次电流值信号和监控信号作为光ct数字仿真模型的输入信号，所述输入信号用于所述光ct数字仿真模型模拟仿真，所述误差校验模块用于接收所述实物模型输出的一次电流值信号及用于接收所述光ct数字仿真模型模拟仿真后的模拟一次电流值信号，并根据所述一次电流值信号和模拟一次电流值信号，获取所述实物模型输出的一次电流值与所述光ct数字仿真模型输出的模拟一次电流值的误差，通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正及通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的参数进行修正，以优化所述光ct数字仿真模型。

3、可选的，实物模型，包括：光纤传感环、光纤绝缘子、保偏光纤、调制箱、单模光纤、调制电缆和采集单元。

4、可选的，光纤传感环，包括：传感光纤、1/4波片和反射镜。

5、可选的，调制箱，包括：调制器和起偏器。

6、可选的，采集单元，包括：光源、耦合器、探测器和信号处理单元。

7、可选的，实物模型，输出一次电流值信号，具体包括：

8、在光纤传感环施加可变换的一次电流，所述一次电流用于产生一次电流磁场，通过光源输出可调节的光强信号，通过耦合器对所述光强信号进行耦合，并将耦合后的光强信号经过单模光纤传输至起偏器和调制器，通过所述起偏器和调制器根据所述耦合的光强信号，产生调制光信号，通过保偏光纤将所述调制光信号传输至传感光纤，所述调制光信号经1/4波片和一次电流磁场后，基于法拉第磁光效应产生调制光信号的相位偏移，产生相位偏移的调制光信号经反射镜反射后输出反射信号，反射信号通过保偏光纤和单模光纤输入至耦合器进行耦合，通过探测器对耦合的反射信号进行探测，将探测到的耦合的反射信号；

9、所述反射信号包括两路信号，所述两路信号的相位差为磁光效应产生的法拉第相移和调制器产生的调制相位差，两路信号通过波片和起偏器后发生干涉；

10、所述信号处理单元，根据所述两路信号通过波片和起偏器后发生干涉的干涉强度，计算出法拉第相移及一次电流值，并将所述法拉第相移和一次电流值转化为一次电流值信号输出。

11、可选的，监测信号，包括：输出光强信号的光强、返回光强、光路损耗和光纤传感环温度。

12、可选的，误差校验模块，包括：数据接收子模块和数据处理子模块。

13、可选的，数据接收子模块，用于接收一次电流值信号和模拟一次电流值信号。

14、可选的，数据处理子模块，用于对一次电流值信号和模拟一次电流值信号进行解析，得到实物模型输出的一次电流值与光ct数字仿真模型输出的模拟一次电流值。

15、可选的，误差校验模块通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正及对所述光ct数字仿真模型的参数进行修正，以优化所述光ct数字仿真模型，包括：

16、通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正，并向所述光ct数字仿真模型输入变量，通过所述输入变量对所述光ct数字仿真模型进行训练，直到误差收敛至最小，获取所述输入变量与所述光ct数字仿真模型优化变量的关系曲线，根据关系曲线，修正光ct数字仿真模型与所述优化变量相对应的参数。

17、可选的，输入变量，包括：光纤传感环温度、振动冲击能量和一次电流值。

18、可选的，优化变量，包括：

19、光纤纤芯与包层的热膨胀系数、折射率和弹性模量；

20、纤芯的光弹张量和泊松比；

21、光纤的verdet常数。

22、可选的，误差校验模块，还用于：对优化的光ct数字仿真模型进行校验。

23、可选的，误差校验模块对优化的光ct数字仿真模型进行校验，包括：

24、获取实物模型调整一次电流后，实物模型输出的一次电流与优化的光ct数字仿真模型的模拟一次电流的误差，若误差小于预设阈值，则确定优化的光ct数字仿真模型校验合格，若误差大于预设阈值，则对优化的光ct数字仿真模型再次进行训练，直到误差小于预设阈值。

25、再一方面，本发明还提出了用于优化光ct数字仿真模型的方法，包括：

26、通过实物模型输出一次电流值信号和监控信号，以所述一次电流值信号和监控信号作为光ct数字仿真模型的输入信号；

27、通过误差校验模块接收所述实物模型输出的一次电流值信号及用于接收所述光ct数字仿真模型模拟仿真后的模拟一次电流值信号，并根据所述一次电流值信号和模拟一次电流值信号，获取所述实物模型输出的一次电流值与所述光ct数字仿真模型输出的模拟一次电流值的误差；

28、通过误差校验模型根据所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正及通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的参数进行修正，以优化所述光ct数字仿真模型；

29、所述输入信号用于所述光ct数字仿真模型模拟仿真。

30、可选的，实物模型，包括：光纤传感环、光纤绝缘子、保偏光纤、调制箱、单模光纤、调制电缆和采集单元。

31、可选的，光纤传感环，包括：传感光纤、1/4波片和反射镜。

32、可选的，调制箱，包括：调制器和起偏器。

33、可选的，采集单元，包括：光源、耦合器、探测器和信号处理单元。

34、可选的，通过实物模型输出一次电流值信号，具体包括：

35、在光纤传感环施加可变换的一次电流，所述一次电流用于产生一次电流磁场，通过光源输出可调节的光强信号，通过耦合器对所述光强信号进行耦合，并将耦合后的光强信号经过单模光纤传输至起偏器和调制器，通过所述起偏器和调制器根据所述耦合的光强信号，产生调制光信号，通过保偏光纤将所述调制光信号传输至传感光纤，所述调制光信号经1/4波片和一次电流磁场后，基于法拉第磁光效应产生调制光信号的相位偏移，产生相位偏移的调制光信号经反射镜反射后输出反射信号，反射信号通过保偏光纤和单模光纤输入至耦合器进行耦合，通过探测器对耦合的反射信号进行探测，将探测到的耦合的反射信号；

36、所述反射信号包括两路信号，所述两路信号的相位差为磁光效应产生的法拉第相移和调制器产生的调制相位差，两路信号通过波片和起偏器后发生干涉；

37、所述信号处理单元，根据所述两路信号通过波片和起偏器后发生干涉的干涉强度，计算出法拉第相移及一次电流值，并将所述法拉第相移和一次电流值转化为一次电流值信号输出。

38、可选的，监测信号，包括：输出光强信号的光强、返回光强、光路损耗和光纤传感环温度。

39、可选的，误差校验模块，包括：数据接收子模块和数据处理子模块。

40、可选的，数据接收子模块，用于接收一次电流值信号和模拟一次电流值信号。

41、可选的，数据处理子模块，用于对一次电流值信号和模拟一次电流值信号进行解析，得到实物模型输出的一次电流值与光ct数字仿真模型输出的模拟一次电流值。

42、可选的，通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正及对所述光ct数字仿真模型的参数进行修正，以优化所述光ct数字仿真模型，包括：

43、通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正，并向所述光ct数字仿真模型输入变量，通过所述输入变量对所述光ct数字仿真模型进行训练，直到误差收敛至最小，获取所述输入变量与所述光ct数字仿真模型优化变量的关系曲线，根据关系曲线，修正光ct数字仿真模型与所述优化变量相对应的参数。

44、可选的，输入变量，包括：光纤传感环温度、振动冲击能量和一次电流值。

45、可选的，优化变量，包括：

46、光纤纤芯与包层的热膨胀系数、折射率和弹性模量；

47、纤芯的光弹张量和泊松比；

48、光纤的verdet常数。

49、可选的，方法还包括：通过误差校验模块对优化的光ct数字仿真模型进行校验。

50、可选的，通过误差校验模块对优化的光ct数字仿真模型进行校验，包括：

51、获取实物模型调整一次电流后，实物模型输出的一次电流与优化的光ct数字仿真模型的模拟一次电流的误差，若误差小于预设阈值，则确定优化的光ct数字仿真模型校验合格，若误差大于预设阈值，则对优化的光ct数字仿真模型再次进行训练，直到误差小于预设阈值。

52、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

53、处理器，用于执行一个或多个程序；

54、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

55、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

57、本发明提供了一种用于优化光ct数字仿真模型的平台系统，包括：实物模型和误差校验模块；所述实物模型用于输出一次电流值信号和监控信号，以所述一次电流值信号和监控信号作为光ct数字仿真模型的输入信号，所述输入信号用于所述光ct数字仿真模型模拟仿真，所述误差校验模块用于接收所述实物模型输出的一次电流值信号及用于接收所述光ct数字仿真模型模拟仿真后的模拟一次电流值信号，并根据所述一次电流值信号和模拟一次电流值信号，获取所述实物模型输出的一次电流值与所述光ct数字仿真模型输出的模拟一次电流值的误差，通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的调制算法进行修正及通过所述误差对所述光ct数字仿真模型的参数进行修正，以优化所述光ct数字仿真模型。本发明提出的平台系统能够对光ct数字仿真模型进行优化，以提升光ct数字仿真模型的准确度。