本發(fā)明屬于電流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器及其信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)：

近年來，電網(wǎng)的運(yùn)行電壓等級(jí)不斷地提高，高電壓、大電流的電力系統(tǒng)設(shè)備的不斷投運(yùn)，對(duì)一次和二次側(cè)的絕緣要求以及信號(hào)的可靠傳遞提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器暴露出了一系列的嚴(yán)重問題，如絕緣困難，體積大，重量大，制造困難，易燃易爆，磁飽和和諧振等。光學(xué)電流互感器作為一種新型電子式電流互感器，采用磁光材料作為傳感介質(zhì)，利用線偏振光通過置于磁場(chǎng)中的磁光材料時(shí)其偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)的獨(dú)特性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界電流的測(cè)量，由于其在絕緣性、抗電磁干擾、可靠性方面相比于傳統(tǒng)的電磁式電流傳感器有很大的優(yōu)勢(shì)，近年來受到了國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。

2015年4月9日中國(guó)專利局公開了申請(qǐng)?zhí)枮?00510117694.8名稱為“自適應(yīng)復(fù)合反饋光學(xué)電流互感器及測(cè)定電流方法”的發(fā)明專利說明書。其技術(shù)方案是：該光學(xué)電流互感器包括磁光傳感單元為雙環(huán)復(fù)合磁光傳感單元和n個(gè)單極磁光傳感單元兩種結(jié)構(gòu)，由智能隨調(diào)光源、一級(jí)光分路器、二級(jí)光分路器、一級(jí)前置光探測(cè)器、二級(jí)光探測(cè)器、雙環(huán)復(fù)合磁光傳感單元、二級(jí)垂直光探測(cè)器、二級(jí)平行光探測(cè)器和智能光學(xué)矢量信號(hào)處理器配置而成；同時(shí)，還給出了電流測(cè)定方法。該發(fā)明采用復(fù)合傳感技術(shù)，解決了因時(shí)變參數(shù)所導(dǎo)致的光學(xué)電流互感器測(cè)量精度問題，提高了測(cè)量精度；但是該發(fā)明還有不足之處，具體表現(xiàn)在：基本光路還有垂直偏振光路，一旦垂直自聚焦透鏡與主軸線稍有不垂直，或者垂直自聚焦透鏡與平行自聚焦透鏡在性能上發(fā)生差異，則輸出結(jié)果的精度就會(huì)受到影響，另外，由于直通光路型光學(xué)玻璃電流互感器磁光材料的不閉合性，導(dǎo)致其受外界的電磁干擾從而引起測(cè)量精度下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器及其信號(hào)處理方法。

一種雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器，包括依次相連的：激光二極管驅(qū)動(dòng)器、帶尾纖激光二極管、光分路器、雙磁路復(fù)合磁光傳感單元和光電探測(cè)器；其中雙磁路復(fù)合磁光傳感單元包括三條并行的光路通道，每條光路通道包括依次相連的：輸入準(zhǔn)直器、起偏器、磁光傳感材料、檢偏器、輸出準(zhǔn)直器，其中，第一磁光傳感材料和第三磁光傳感材料均為直條狀磁光傳感玻璃，二者平行對(duì)稱布置在通電導(dǎo)體的兩側(cè)，通光方向與通電導(dǎo)體被測(cè)電流流動(dòng)方向相垂直，第二磁光傳感材料為磁光傳感光纖，均勻纏繞在通電導(dǎo)體上；三條光路通道的末端分別與三個(gè)不同的光電探測(cè)器相連。

所述三個(gè)不同的光電探測(cè)器分別與雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)中的三個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與磁干擾檢測(cè)單元相連，磁干擾檢測(cè)單元通過溫度波動(dòng)檢測(cè)單元分別與第一信號(hào)處理單元、第二信號(hào)處理單元、互感器輸出信號(hào)綜合單元相連，磁干擾檢測(cè)單元還通過第三信號(hào)處理單元與互感器輸出信號(hào)綜合單元相連，互感器輸出信號(hào)綜合單元與數(shù)據(jù)合并單元相連。

所述雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)采用fpga芯片作為主cpu，包括8mbsram、64mbflash存儲(chǔ)器、12位或16位adc模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片、usb2.0接口芯片、100m以太網(wǎng)接口芯片、4×4鍵盤和lcd顯示器。

一種基于雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器的信號(hào)處理方法，包括：

磁干擾檢測(cè)單元接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給溫度波動(dòng)檢測(cè)單元和第三信號(hào)處理單元，磁干擾檢測(cè)單元按照磁干擾檢測(cè)算法計(jì)算電流變化率差值，當(dāng)電流變化率差值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值后輸出具有固定時(shí)間寬度t1的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)到互感器輸出信號(hào)綜合單元中，互感器輸出信號(hào)綜合單元在接收到該信號(hào)后立即將所接收到的第三信號(hào)處理單元輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元中；

如果互感器輸出信號(hào)綜合單元沒有收到磁干擾檢測(cè)單元所輸出的具有固定時(shí)間寬度t1的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)時(shí)，溫度波動(dòng)檢測(cè)單元接收磁干擾檢測(cè)單元輸出的數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給第一信號(hào)處理單元和第二信號(hào)處理單元，溫度波動(dòng)檢測(cè)單元按照溫度波動(dòng)檢測(cè)算法計(jì)算電流差值，當(dāng)電流差值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值后輸出具有固定時(shí)間寬度t2的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)到互感器輸出信號(hào)綜合單元中，互感器輸出信號(hào)綜合單元在接收到該信號(hào)后立即將所接收到的第二信號(hào)處理單元輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元中；

如果互感器輸出信號(hào)綜合單元沒有收到溫度檢測(cè)單元所輸出的具有固定時(shí)間寬度t2的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)時(shí)，默認(rèn)將所接收到的第一信號(hào)處理單元輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元中。

所述磁干擾檢測(cè)算法為：

y1＝j(luò)1-kj1j3

y2＝j(luò)2-kj2(j1+kj1j3)

其中，分光路器分成的三束光的光強(qiáng)設(shè)定比例分別為kj1、kj2、1-kj1-kj2，kj1、kj2的范圍為0.001<kj1<0.999、0.001<kj2<0.999且0.001<kj1+kj2<0.999，j1為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j2為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j3為第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，y1k-1、y2k-1為每次循環(huán)計(jì)算之前的量測(cè)值，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，pk1>iset1時(shí)，說明存在磁干擾現(xiàn)象，設(shè)置ialarm1＝1；否則ialarm1＝0，其中，pk1為第一電流變化值，iset1為第一電流設(shè)定值，ialarm1為第一電流警告值。

所述溫度波動(dòng)檢測(cè)算法為：

y1＝j(luò)1-kj1j3

y2＝j(luò)2-kj2(j1+kj1j3)

pk2＝|y1k-y2k|

其中，分光路器分成的三束光的光強(qiáng)設(shè)定比例分別為kj1、kj2、1-kj1-kj2，kj1、kj2的范圍為0.001<kj1<0.999、0.001<kj2<0.999且0.001<kj1+kj2<0.999，j1為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j2為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j3為第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，當(dāng)pk2>iset2時(shí)，說明存在溫度波動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)置ialarm2＝1；否則ialarm2＝0，其中，pk2為第二電流變化值，iset2為第二電流設(shè)定值，ialarm2為第二電流警告值。

所述第一信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝(y1k+y2k)/2

iout1＝i1sin(100πt+θ1)+x3

i1＝ka(x1²+x1²)^1/2

θ1＝arctan(x2/x1)

所述第二信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝y(tǒng)1k，

iout2＝i2sin(100πt+θ2)+x3

i2＝kb(x1²+x1²)^1/2

θ2＝arctan(x2/x1)

所述第三信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝y(tǒng)2k

iout3＝i3sin(100πt+θ3)+x3

i3＝kc(x1²+x1²)^1/2

θ3＝arctan(x2/x1)

其中，yk為測(cè)量值，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，iout1、iout2、iout3分別為第一、第二、第三電流輸出值，i1、i2、i3分別為第一、第二、第三電流幅值，θ1、θ2、θ3分別為第一、第二、第三電流相位角，ka、kb、kc分別是第一、第二、第三電流設(shè)定比例系數(shù)，x1＝iicosθi、x2＝iisinθi分別為第一、第二狀態(tài)變量，i＝1,2,3，t為時(shí)間量。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明采用雙磁路復(fù)合磁光傳感技術(shù)，充分發(fā)揮了全光纖電流互感器的良好的抗磁干擾能力和塊狀光學(xué)玻璃電流互感器良好的溫度穩(wěn)定性，有效地提高了電流互感器的穩(wěn)態(tài)精度和暫態(tài)精度；本發(fā)明同時(shí)具備雙輸出通道電力系統(tǒng)保護(hù)冗余設(shè)計(jì)；利用kalman濾波算法對(duì)雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波，有效地消除了輸出信號(hào)中的噪聲，提高了輸出信噪比和測(cè)量精度；采用fpga芯片作為主cpu，極大地提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度和算法的運(yùn)行速度，滿足光學(xué)電流互感器的實(shí)時(shí)性要求；并且本發(fā)明結(jié)合了直通光路型光學(xué)玻璃電流互感器良好的溫度特性和偏振型全光纖電流互感器良好的抗磁性能，消除了全光纖電流互感器的溫度敏感性問題，解決了直通光路型光學(xué)玻璃電流互感器因相鄰相故障而引起的電磁干擾的問題。

附圖說明

圖1是雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理的方案示意圖。

圖2是雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集的電路原理圖。

圖3是雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)的電路原理圖。

其中，1-激光二極管驅(qū)動(dòng)器；2-激光二極管；3-光分路器；4-第一平行輸入準(zhǔn)直器；5-第一起偏器；6-第一磁光傳感材料；7-第一檢偏器；8-第一平行輸出準(zhǔn)直器；9-第二平行輸入準(zhǔn)直器；10-第二起偏器；11-第二磁光傳感材料；12-第二檢偏器；13-第二平行輸出準(zhǔn)直器；14-第三平行輸入準(zhǔn)直器；15-第三起偏器；16-第三磁光傳感材料；17-第三檢偏器；18-第三平行輸出準(zhǔn)直器；19-雙磁路復(fù)合磁光傳感單元；20-通流導(dǎo)體；21-第一光電探測(cè)器；22-第二光電探測(cè)器；13-第三光電探測(cè)器；24-第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；25-第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；26-第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器；27-磁干擾檢測(cè)單元；28-溫度波動(dòng)檢測(cè)單元；29-第一信號(hào)處理單元；30-第二信號(hào)處理單元；31-第三信號(hào)處理單元；32-互感器輸出信號(hào)綜合單元；33-雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)；34-數(shù)據(jù)合并單元；35-主cpu；36-8mbsram；37-64mbflash存儲(chǔ)器；38-12位或16位adc模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片；39-usb2.0接口芯片；40-100m以太網(wǎng)接口芯片；41-4×4鍵盤；42-lcd顯示器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說明。

圖1所示為雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器的實(shí)時(shí)信號(hào)處理的方案示意圖。一種雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器，包括激光二極管驅(qū)動(dòng)器、帶尾纖激光二極管、光分路器、雙磁路復(fù)合磁光傳感單元和光電探測(cè)器；激光二極管驅(qū)動(dòng)器(1)以恒定電流或恒定功率模式工作，用于驅(qū)動(dòng)激光二極管(2)，激光二極管(2)輸出高穩(wěn)定的直流光強(qiáng)，經(jīng)過光分路器(3)后根據(jù)比例系數(shù)k1和k2分成三束光，第一束光按照激光二極管(2)輸出光的光強(qiáng)的k1倍，經(jīng)第一輸入準(zhǔn)直器(4)、第一起偏器(5)、第一磁光傳感材料(6)、第一檢偏器(7)、第一輸出準(zhǔn)直器(8)后到達(dá)第一光電探測(cè)器(21)；第二束光按照激光二極管(2)輸出光的光強(qiáng)的k2倍，經(jīng)第二輸入準(zhǔn)直器(9)、第二起偏器(10)、第二磁光傳感材料(11)、第二檢偏器(12)、第二輸出準(zhǔn)直器(13)后到達(dá)第二光電探測(cè)器(22)；第三束光按照激光二極管(2)輸出光的光強(qiáng)的(1-k1-k2)倍，經(jīng)第三輸入準(zhǔn)直器(14)、第三起偏器(15)、第三磁光傳感材料(16)、第三檢偏器(17)、第三輸出準(zhǔn)直器(18)后到達(dá)第三光電探測(cè)器(23)，比例系數(shù)k1、k2的范圍為0.001<k1<0.999、0.001<k2<0.999且0.001<k1+k2<0.999。

雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)(33)包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(24)、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(25)、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器(26)、磁干擾檢測(cè)單元(27)、溫度波動(dòng)檢測(cè)單元(28)、第一信號(hào)處理單元(29)、第二信號(hào)處理單元(30)、第三信號(hào)處理單元(31)和互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)。

雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)(33)中的磁干擾檢測(cè)單元(27)接收第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(24)、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(25)、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器(26)輸出的數(shù)據(jù)，同時(shí)將該數(shù)據(jù)傳遞給溫度波動(dòng)檢測(cè)單元(28)和第三信號(hào)處理單元(31)，磁干擾檢測(cè)單元(27)按照磁干擾檢測(cè)算法計(jì)算電流變化率差值，當(dāng)電流變化率差值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值后輸出具有固定時(shí)間寬度t1(0<t1<100毫秒)的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)到互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)中，互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)在接收到該信號(hào)后立即將所接收到的第三信號(hào)處理單元(31)輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元(34)中；

如果互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)沒有收到磁干擾檢測(cè)單元(27)所輸出的具有固定時(shí)間寬度t1的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)時(shí)，溫度波動(dòng)檢測(cè)單元(28)接收磁干擾檢測(cè)單元(27)輸出的數(shù)據(jù)，同時(shí)將該數(shù)據(jù)傳遞給第一信號(hào)處理單元(29)和第二信號(hào)處理單元(30)，溫度波動(dòng)檢測(cè)單元(28)按照溫度波動(dòng)檢測(cè)算法計(jì)算電流差值，當(dāng)電流差值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值后輸出具有固定時(shí)間寬度t2(0<t2<100毫秒)的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)到互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)中，互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)在接收到該信號(hào)后立即將所接收到的第二信號(hào)處理單元(30)輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元(34)中；

如果互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)沒有收到溫度檢測(cè)單元(28)所輸出的具有固定時(shí)間寬度t2的脈沖信號(hào)或者標(biāo)志數(shù)據(jù)時(shí)，默認(rèn)將所接收到的第一信號(hào)處理單元(29)輸出的數(shù)據(jù)按照iec61850-9-1或者iec61850-9-2的規(guī)約或者自定義格式規(guī)約輸出到數(shù)據(jù)合并單元(34)中；

第三信號(hào)處理單元(31)在接收到磁干擾檢測(cè)單元(27)輸出的數(shù)據(jù)后按照第三信號(hào)處理算法計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出到互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)；第二信號(hào)處理單元(30)在接收到溫度檢測(cè)單元(28)輸出的數(shù)據(jù)后按照第二信號(hào)處理算法計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出到互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)；第一信號(hào)處理單元(29)在接收到溫度檢測(cè)單元(28)輸出的數(shù)據(jù)后按照第一信號(hào)處理算法計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出到互感器輸出信號(hào)綜合單元(32)。

所述磁干擾檢測(cè)算法為：

y1＝j(luò)1-kj1j3

y2＝j(luò)2-kj2(j1+kj1j3)

其中，分光路器分成的三束光的光強(qiáng)設(shè)定比例分別為kj1、kj2、1-kj1-kj2，kj1、kj2的范圍為0.001<kj1<0.999、0.001<kj2<0.999且0.001<kj1+kj2<0.999，j1為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j2為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j3為第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，y1k-1、y2k-1為每次循環(huán)計(jì)算之前的量測(cè)值，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，pk1>iset1時(shí)，說明存在磁干擾現(xiàn)象，設(shè)置ialarm1＝1；否則ialarm1＝0，其中，pk1為第一電流變化值，iset1為第一電流設(shè)定值，ialarm1為第一電流警告值。

所述溫度波動(dòng)檢測(cè)算法為：

y1＝j(luò)1-kj1j3

y2＝j(luò)2-kj2(j1+kj1j3)

pk2＝|y1k-y2k|

其中，分光路器分成的三束光的光強(qiáng)設(shè)定比例分別為kj1、kj2、1-kj1-kj2，kj1、kj2的范圍為0.001<kj1<0.999、0.001<kj2<0.999且0.001<kj1+kj2<0.999，j1為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j2為第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，j3為第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，當(dāng)pk2>iset2時(shí)，說明存在溫度波動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)置ialarm2＝1；否則ialarm2＝0，其中，pk2為第二電流變化值，iset2為第二電流設(shè)定值，ialarm2為第二電流警告值。

所述第一信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝(y1k+y2k)/2

iout1＝i1sin(100πt+θ1)+x3

i1＝ka(x1²+x1²)^1/2

θ1＝arctan(x2/x1)

所述第二信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝y(tǒng)1k，

iout2＝i2sin(100πt+θ2)+x3

i2＝kb(x1²+x1²)^1/2

θ2＝arctan(x2/x1)

所述第三信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法為：

yk＝y(tǒng)2k

iout3＝i3sin(100πt+θ3)+x3

i3＝kc(x1²+x1²)^1/2

θ3＝arctan(x2/x1)

其中，yk為測(cè)量值，y1k、y2k為每次循環(huán)計(jì)算之后的量測(cè)值，iout1、iout2、iout3分別為第一、第二、第三電流輸出值，i1、i2、i3分別為第一、第二、第三電流幅值，θ1、θ2、θ3分別為第一、第二、第三電流相位角，ka、kb、kc分別是第一、第二、第三電流設(shè)定比例系數(shù)，x1＝iicosθi、x2＝iisinθi分別為第一、第二狀態(tài)變量，i＝1,2,3，t為時(shí)間量。

所述信號(hào)處理單元的信號(hào)處理方法還包括：

xk/k-1＝fk-1xk-1

pk/k-1＝fk-1pk-1fk-1^t+qk-1

xk＝(i-kkhk)xk/k-1+kkyk

pk＝(i-kkhk)pk

kk＝pk-1hk^t(hkpk-1hk^t+rk)^-1

其中，fk-1為三行三列單位矩陣，xk＝[x1,x2,x3]^t，xk/k-1為每次循環(huán)計(jì)算前的狀態(tài)量，xk為每次循環(huán)之后的狀態(tài)量，x1、x2、x3分別為第一、第二、第三狀態(tài)變量，pk/k-1為更新前的協(xié)方差矩陣，pk為更新后的協(xié)方差矩陣，yk為量測(cè)值，kk為卡爾曼矩陣，hk＝[sin(100πt),cos(100πt),1]為觀測(cè)矩陣，qk-1和rk分別為第一協(xié)方差和第二協(xié)方差，取值范圍為0-1之間，iout為輸出電流值，i為電流幅值，t為時(shí)間量。

圖2為雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集的電路原理圖。第一光探測(cè)器、第二光探測(cè)器、第三光探測(cè)器的輸出接到電路中的in1、in2、in3端點(diǎn)上，in1、in2和in3信號(hào)經(jīng)過1k電阻分別進(jìn)入到三個(gè)相同的儀表運(yùn)算放大器ad620的管腳3上，這三個(gè)儀表運(yùn)算放大器ad620的管腳2上連接有1k電阻，這三個(gè)儀表運(yùn)算放大器ad620的管腳4和7分別連接到-12v和+12v上，這三個(gè)儀表運(yùn)算放大器ad620的管腳1和8之間串聯(lián)有100歐姆的電阻，這三個(gè)儀表運(yùn)算放大器ad620的輸出端分別接到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ad7265的va1和va2上，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ad7265的douta、doutb、

sclk和cs管腳分別對(duì)應(yīng)地與驅(qū)動(dòng)器sn74lvc4245的a1、a2、a3、a4管腳相連，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ad7265的a0、a1、a2和range管腳分別對(duì)應(yīng)地與驅(qū)動(dòng)器sn74lvc4245的a5、a6、a7、a8管腳相連，驅(qū)動(dòng)器sn74lvc4245的b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7和b8管腳分別對(duì)應(yīng)地與fpga芯片ep3c120f780的rup4、rdn4、io/t12n、io/t14n、io/t17n、io/t18n、io/t19n和io/t15p管腳相連。

圖3為雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)的電路原理圖。4×4鍵盤共計(jì)16個(gè)按鍵k11～k14、k21～k24、k31～k34、k41～k44的一端連接在一起，與gnd端相連；16個(gè)按鍵的另一端分別與16個(gè)4.3k的電阻對(duì)應(yīng)相連后，分別與fpga芯片ep3c120f780的16個(gè)管腳對(duì)應(yīng)相連，這16個(gè)管腳分別為iob1_13、iob1_14、iob1_15、iob1_16、iob1_17、iob1_18、iob1_19、iob1_20、iob1_21、iob1_22、iob1_25、iob1_26、iob1_27、iob1_28、iob1_29和iob1_30。液晶顯示器lcd_1的數(shù)據(jù)接口中的db0～db7分別與fpga芯片ep3c120f780的8個(gè)管腳對(duì)應(yīng)相連，這8個(gè)管腳分別為iob1_31、iob1_32、iob1_33、iob1_34、iob1_35、iob1_36、iob1_37、iob1_38和iob1_39。液晶顯示器lcd_1的數(shù)據(jù)接口中的cs1、cs2、rs、r/w和/reset分別與fpga芯片ep3c120f780的5個(gè)管腳對(duì)應(yīng)相連，這5個(gè)管腳分別為iob1_40、iob1_41、iob1_42、iob1_43、iob1_44。usb驅(qū)動(dòng)器pdiusb12_1的數(shù)據(jù)總線的8個(gè)管腳da0～da7分別與fpga芯片ep3c120f780的8個(gè)管腳對(duì)應(yīng)相連，這8個(gè)管腳分別為iob1_1、iob1_2、iob1_3、iob1_4、iob1_5、iob1_6、iob1_7、iob1_8。usb驅(qū)動(dòng)器pdiusb12_1的控制總線的4個(gè)管腳a0、cs、int、susp分別與fpga芯片ep3c120f780的4個(gè)管腳對(duì)應(yīng)相連，這4個(gè)管腳分別為iob1_9、iob1_10、iob1_11、iob1_12。usb驅(qū)動(dòng)器pdiusb12_1的數(shù)據(jù)傳輸接口的3個(gè)管腳et0、d-、d+分別與usb接口usb_port_1的管腳vbus、d-、d+對(duì)應(yīng)相連。

利用雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器測(cè)定電流的方法如下：

步驟1：將第一磁光傳感材料(6)和第三磁光傳感材料(16)平行對(duì)稱布置于通電導(dǎo)體(20)的兩側(cè)，通光方向與通流導(dǎo)體被測(cè)電流流動(dòng)方向相垂直，直條狀磁光傳感玻璃的中心線與通流導(dǎo)體(20)截面的中心線之間距離小于10厘米；將第二磁光傳感材料(11)均勻纏繞在通電導(dǎo)體(20)上，光纖纏繞半徑在10厘米到12厘米之間；

步驟2：將激光二極管(2)的尾纖連接在激光二極管驅(qū)動(dòng)器(1)上，打開激光二極管驅(qū)動(dòng)器(1)，激光二極管(2)發(fā)出穩(wěn)定的光強(qiáng)；

步驟3：打開雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)(33)的電源，將iset1、iset2、k1、k2、kj1、kj2、ka、kb、kc、q、r的數(shù)值通過4×4鍵盤(41)和lcd顯示器(42)輸入到雙磁路復(fù)合光學(xué)電流互感器實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)(33)中的64mbflash存儲(chǔ)器(37)；

步驟4：通流導(dǎo)體(20)接入被測(cè)電流，數(shù)據(jù)合并單元(34)的輸出接口接到外部設(shè)備上，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合并單元(34)的輸出數(shù)據(jù)，通過調(diào)整iset1、iset2、k1、k2、kj1、kj2、ka、q、r的數(shù)值，使得數(shù)據(jù)合并單元(34)在室溫、無磁干擾情況下輸出數(shù)據(jù)與100a、50hz的交流電流相符；將雙磁路復(fù)合磁光傳感單元放置于溫控箱中，調(diào)節(jié)溫度變化范圍為-40～60℃，通過調(diào)整kb的數(shù)值，使得數(shù)據(jù)合并單元(34)在溫度波動(dòng)、無磁干擾情況下的輸出數(shù)據(jù)與100a、50hz的交流電流相符；在與通流導(dǎo)體相距30厘米處平行布置一導(dǎo)體以產(chǎn)生干擾相電流，通過調(diào)整kc的數(shù)值，使得數(shù)據(jù)合并單元(34)在有磁干擾情況下的輸出數(shù)據(jù)與100a、50hz的交流電流相符。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。