光传导信号同步传输系统.pdf

．弓．遥测遥控第18卷第2期

光传导信号同步传输系统

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文摘介绍j光传导信号同步传输系统。该系统由信号发送部分、光纤光电耦合部
分、信号接收部分等组成系统采用数字编码的方式，具有良好的抗干扰性能，同时由于用
光纤进行传导，有效地解决了绝缘问题．该系统可用于光纤电流互感器(OCT~，
主题词兰墨生堡笪鲁乡迷耄
1引言

随着我国辖电线路电压等级的逐渐提高．如何在高电压下对高压线路中的电流进行检测
已成为当务之急。由于电压高，如采用传统的电流互感器(cT)检测方法1]，则会面临安全性
差、绝缘困难等问题。一个可行的方法是采用光纤型电流互感器(OCT)。OCT有许多种类，
其中非全光纤型电流互感器具有一定的实用价值。它是利用普通的CT将电流信号检测出来，
然后通过光纤将信号传递到地面．由于光纤具有良好的电绝缘性，因此这种光纤电流互感器可
用于极高电压的场合。在这里，由于存在电光与光电两个转换过程及A／D与D／A变换过程，
保持地面接收到的信号与高压线路中电流信号的相位一致(即同步)便成了一个必须解决的问
题。本文提出的光传导信号同步传输系统即为此而设计的。它可以在将信号用光弥冲传送到
地面的同时．保持传送下来的信号与高压线路上的电流信号相位一致。

2系统结构及工作原理

本系统采用电一光与光一电转换原理，以光作为载{奉，用光纤进行传导，光信号经过一系
列处理后便实现了信号的同步传输。系统由信号发送部分、光纤光电耦合部分、信号接收部分
等构成。
2．1信号发送部分
信号发送部分示于图1。它主要用于将输电线路中的模拟信号变换成适合于传送的数字
信号。
经互感器输出的模拟信号，正常时与高压线路中的电流信号一致，即为50Hz的正弦信
号。在时钟和触发电路的作用下，该信号被高速ADC转换为并行的数字信号，再经脉码变换
电路作用转变成串行信号，然后输出至光纤光电耦合部分。本系统中，时钟采用石英晶振分频
产生．，一500kHz，同时选用高速ADC0809，因此·每次转换的时问约为200,us，对于工频而
言．相当于采样频率为一5kHz．由山农(Shannon)定理可知，此数字信号能够被正确恢复成

、
收蒋日期l996年7月15日

1997年3月遥测遥控·39·

模拟信号。同时，为了实现可靠地传送，本系统中采用类似于异步传输方式的传送方法，在每个
数据码中增加四位开始码、四位结束码。

至下一级
：

图1信号发送部分原理框图

2．2光纤光电耦台部分
图2为光纤光电耦合部分原理框图。

因2光纤光电耦合部分原理框图

由信号发送部分输出的效字脉冲经光源驱动电路作用，采用数字调制方式，将电信号调制
到光波上进行光纤传输。光检测器将光信号变成馓弱的电流信号，再经由前置放大——实质上
是i／v变换、主放大器作用，使得输出的电信号具有一定大小的幅值，以利于后续电路的正常
工作。此处整形滤波主要是去除干扰信号的影响．根据本系统的光功率要求，光源选用LED，
光检测器采用PIN，光纤可用芯径为50vm的多模光纤。
2．3信号接收部分
图3是信号接收部分的原理框图。

至终端设备

国3信号接收部分原理框图

·40·遥测遥控第18卷第2期

从光纤光电耦合部分出来的信号已经是标准的数字电信号，经由串一并的脉码变换电路
和检验电路作用，只有当满足已设定的传送方式的数据码才能被暂时锁存，以便送入DAC。在
本系统中，为了实现可靠地同步传输，主要采取了以下技术措施。第一，信号发送部分与信号接
收部分的时钟理论上严格一致，以保证两边的波特率理论上一致。在本系统中，采用同一厂家
生产的同型号石英晶振即可达到上述要求。第二，在信号发送部分设定开始码和结束码，而在
接收部分则设定检验电路，只有接收到的数据码满足已设定的传送方式时才被后续电路接收，
保证了正确传送。尽管如此，对于正弦波信号而言，仍存在相位误差问题，因此在本系统中，采
用有源相位补偿的方法，使得输出至终端设备的信号与输人信号满足一定的相位误差要求，实
现信号的同步传输。

3结论

输出
为了验证所制作样机的性能，作者设计了
如下实验。当输入频率为50Hz、幅值从小到太
变化的正弦波信号，通过示波器观察图4所示
的输出与输入的李沙育图形。由图可见，输出与

输入之间存在一定的非线性，但对于本系统而输^
言，只要随着输入信号幅值的改变，相位误差不
变，即可近似认为输出与输入之间呈现线性关
系，由实验可知，本系统恰好满足这一特性。同
时，在0(℃)～4O(℃)范围内，每传送一个数据
需32s，相位误差小于1度，温度漂移误差为
零。国4输出与输入李沙育波形
由于国内目前对此课题研究尚处初始阶