一种利用光纤传输模拟电信号的方法及装置制造方法
【专利摘要】一种利用光纤传输模拟电信号的方法及装置，属于电力自动化领域。其特征在于：一信号发送单元（1）和与信号发送单元（1）通过光纤连接的信号接收单元（2），包括如下步骤：输入待传输的模拟电信号并进行记录；生成标尺信号并发送；波形混合模块耦合形成混合电信号；混合电信号转换成为混合光信号；混合光信号的传输；混合光信号的接收及转换；混合电信号的分离及分别发送；衰减后的标尺信号以及模拟电信号的测量及发送；标尺信号衰减系数的计算及检验；模拟电信号的补偿、放大及输出。本发明提供一种可无衰减的实现利用光纤进行模拟电信号传输的装置，以及传输精度高，同时不需要进行反馈即可通过光纤实现电力系统模拟电信号的方法。
【专利说明】一种利用光纤传输模拟电信号的方法及装置
【技术领域】
[0001] 一种利用光纤传输模拟电信号的方法及装置，属于电力自动化领域。
【背景技术】
[0002] 在电力系统的电压、电流采样中，未经过模数转换的原始模拟电信号因为完整保 留了电信号的原始信息，为电信号的进一步分析提供了方便，但是模拟电信号在传输过程 中由于传输介质和环境的影响，模拟电信号的传输较为困难。
[0003] 光纤通信具有传输频带宽、通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰能力强、重量轻 等优点，被广泛用于现代通信系统，并且光纤可传输数字信号，也可传输模拟信号，因此光 纤可以用来传输模拟电信号。根据光源器件的发光特性，当流过光源器件的电流在一定范 围内时，该电流与光源的发光强度(输出光功率）呈近似线性关系，因此将待传输的模拟电 信号置于光源的发光特性的线性区内可以利用光纤实现模拟信号的传输。
[0004] 但是，在利用光纤传输模拟信号时，由于光源的发光效率损耗、光纤连接器损耗、 光纤衰减损耗、光电检测器的效率损耗，模拟信号经过光纤后，在光接收端得到的是一个衰 减的模拟信号。此外，光纤通信系统中光源的发光功率、光电检测器的响应度及光纤的衰减 损耗在其所处环境的温度变化时也会变化，导致了同一个光纤通信系统在不同温度时对同 一个信号的衰减程度也是不同的。因此，利用光纤传送模拟量的技术难点在于衰减损耗的 不可确定性，因此严重影响了测量、传输的精度。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可无衰减的实现利 用光纤进行模拟电信号传输的装置，以及传输精度高，同时不需要进行反馈即可通过光纤 实现电力系统模拟电信号的方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该利用光纤传输模拟电信号的方 法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤a，待传输的模拟电信号II以及由标尺信号生成模块根据模拟电信号II生成的标 尺信号12分别进入波形混合模块的输入端，波形混合模块将两路信号耦合形成混合电信 号13 ; 步骤b，混合电信号13进入电光转换器的输入端，由电光转换器将混合电信号13转换 为混合光信号S1，实现电信号-光信号的转换； 步骤C，混合光信号S1进入第一光纤连接器的输入端，通过第一光纤连接器以及与之 连接的光纤进行传输； 步骤d，第二光纤连接器将接收到的由光纤传送来的混合光信号S1'送入光电转换器， 由光电转换器将混合光信号S1'转换为混合电信号13'，实现光信号-电信号的转换，之后 将混合电信号13'送入波形分离模块； 步骤e，波形分离模块将混合电信号13'分离成模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'后，将 模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'送入信号测量模块，同时将模拟电信号ΙΓ送入补偿放大 模块； 步骤f，信号测量模块分别测量出模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'的幅值和相位角，并 模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'的幅值和相位角送入计算检查模块； 步骤g，计算检查模块根据标尺信号12'和标尺信号12的幅值和相位角计算出标尺信 号12在传输过程中的衰减系数，并根据标尺信号12的衰减系数计算出模拟电信号ΙΓ补 偿放大后的目标参数； 步骤h，计算检查模块将计算出的模拟电信号ΙΓ的目标参数送至补偿放大模块，补偿 放大模块按照模拟电信号ΙΓ的目标参数对其进行补偿和放大，并进行输出。
[0007] 优选的，所述的标尺信号12的衰减系数包括分别通过幅值衰减公式和相位角公 式计算出的标尺信号12和标尺信号12'之间的幅值衰减系数和相位角偏移量。
[0008] 优选的，所述的幅值衰减公式为：
【权利要求】
1. 一种利用光纤传输模拟电信号的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤a，待传输的模拟电信号II以及由标尺信号生成模块根据模拟电信号II生成的标 尺信号12分别进入波形混合模块的输入端，波形混合模块将两路信号耦合形成混合电信 号13 ; 步骤b，混合电信号13进入电光转换器的输入端，由电光转换器将混合电信号13转换 为混合光信号S1，实现电信号-光信号的转换； 步骤C，混合光信号S1进入第一光纤连接器的输入端，通过第一光纤连接器以及与之 连接的光纤进行传输； 步骤d，第二光纤连接器将接收到的由光纤传送来的混合光信号S1'送入光电转换器， 由光电转换器将混合光信号S1'转换为混合电信号13'，实现光信号-电信号的转换，之后 将混合电信号13'送入波形分离模块； 步骤e，波形分离模块将混合电信号13'分离成模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'后，将 模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'送入信号测量模块，同时将模拟电信号ΙΓ送入补偿放大 模块； 步骤f，信号测量模块分别测量出模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'的幅值和相位角，并 模拟电信号ΙΓ和标尺信号12'的幅值和相位角送入计算检查模块； 步骤g，计算检查模块根据标尺信号12'和标尺信号12的幅值和相位角计算出标尺信 号12在传输过程中的衰减系数，并根据标尺信号12的衰减系数计算出模拟电信号ΙΓ补 偿放大后的目标参数； 步骤h，计算检查模块将计算出的模拟电信号ΙΓ的目标参数送至补偿放大模块，补偿 放大模块按照模拟电信号ΙΓ的目标参数对其进行补偿和放大，并进行输出。
2. 根据权利要求1所述的利用光纤传输模拟电信号的方法，其特征在于：所述的标尺 信号12的衰减系数包括分别通过幅值衰减公式和相位角公式计算出的标尺信号12和标尺 信号12'之间的幅值衰减系数和相位角偏移量。
3. 根据权利要求2所述的利用光纤传输模拟电信号的方法，其特征在于：所述的幅值 衰减公式为： a=A2/A1 其中：A1为标尺信号12的幅值，A2标尺信号12'的幅值，且0. 75〈a〈l ; 所述的相位角公式为： Φ = Φ2-Φ1 其中为标尺信号12的相位角，〇2标尺信号12'的相位角，且-5° <φ〈5°。
4. 根据权利要求1所述的利用光纤传输模拟电信号的方法，其特征在于：所述的模拟 电信号ΙΓ的目标参数包括模拟电信号ΙΓ补偿放大后的目标幅值以及目标相位角。
5. -种用于实现权利要求Γ4所述的利用光纤传输模拟电信号的方法的装置，其特征 在于：包括： 一信号发送单元（1 )，其输入端接入待传输的模拟信号，用于将待传输的模拟电信号转 换为光信号并进行输出； 一信号接收单元（2)，其输入端与所述信号发送单元（1)的输出端通过光纤连接，接收 信号发送单元（1)发送的光信号，将光信号转换为模拟电信号，并对该模拟电信号进行放 大、补偿及输出。
6. 根据权利要求5所述的利用光纤传输模拟电信号的装置，其特征在于，所述的信号 发送单元（1)，包括： 一标尺信号生成模块，用于生成一个与所述的待传输的模拟信号匹配的标尺信号； 一波形混合模块，其两个输入端分别接入所述的待传输模拟电信号和标尺信号，将待 传输模拟电信号以及标尺信号稱合成为混合电信号； 一电光转换器，其输入端与波形混合模块的输出端相连，将波形混合模块生成的混合 电信号转换为混合光信号； 第一光纤连接器，其输入端与电光转换器相连，输出端通过光纤与所述的信号接收单 元（2)相连，接收电光转换器转换的混合光信号并将混合光信号通过光纤输出。
7. 根据权利要求5或6所述的利用光纤传输模拟电信号的装置，其特征在于，所述的信 号接收单元（2),包括： 第二光纤接收器，其输入端通过光纤与所述的第一光纤连接器相连，接收光纤传送的 混合光信号； 一光电转换器，其输入端连接第二光纤连接器的输出端，将第二光纤连接器接收到的 混合光信号转换为混合电信号； 一波形分离模块，其输入端与光电转换器的输出端相连，将光电转换器转换得到的混 合电信号分离为标尺信号和模拟电信号； 一信号测量模块，其输入端与波形分离模块的一输出端相连，将波形分离模块分离出 的标尺信号和模拟电信号的幅值和相位角进行测量； 一计算检查模块，其输入端与信号测量模块输出端相连，将信号测量模块送入的标尺 信号的幅值和相位角与所述的标尺信号生成模块生成的标尺信号的幅值和相位角进行比 较计算出标尺信号在传输过程中的衰减系数；同时计算出由波形分离模块送入的模拟电信 号在补偿后的目标幅值和目标相位角； 一补偿放大模块，其两个输入端分别与波形分离模块另一个输出端以及计算检查模块 的输出端相连，根据波形分离模块送入的模拟电信号在补偿后的目标幅值和目标相位角对 模拟电信号进行放大、补偿和输出。
8. 根据权利要求7所述的利用光纤传输模拟电信号的装置，其特征在于：所述的波形 分离模块采用模拟带通滤波器或数字带通滤波器。
【文档编号】H04B10/25GK104104443SQ201410378964
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】徐丙垠, 王敬华, 方善忠, 王玮, 张大明, 王俊江, 贾明娜 申请人:山东科汇电力自动化股份有限公司, 青岛科汇电气有限公司