Способ и устройство для выполнения синхронизированных векторных измерений

1. Способ выполнения синхронизированного векторного измерения, в котором:
принимают, в опросном устройстве, оптический сигнал от датчика напряжения и/или тока по оптическому волокну;
принимают, в опросном устройстве, сигнал синхронизации времени;
определяют, в опросном устройстве, момент времени t, в который оптический сигнал был принят от датчика напряжения и/или тока;
s
определяют, в опросном устройстве, временную задержку t, соответствующую датчику напряжения и/или тока;
s
определяют, в опросном устройстве, момент времени, в который оптический сигнал был передан от датчика напряжения и/или тока, путем вычитания временной задержки t из момента времени t, в который оптический сигнал был принят;
вычисляют, в опросном устройстве, фазор на основании принятого оптического сигнала; и
добавляют к фазору метку времени с указанием момента времени, в который оптический сигнал был передан от датчика напряжения и/или тока.
s
2. Способ по п. 1, в котором временную задержку определяют путем передачи сигнала на датчик напряжения и/или тока, приема сигнала после его отражения от датчика напряжения и/или тока и определения времени прохождения в прямом и обратном направлениях 2t для сигнала.
3. Способ по п. 2, включающий внесение возмущения в амплитуду источника света, освещающего оптическое волокно, и обнаружение влияния этого возмущения на свет, отраженный датчиком напряжения и/или тока.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором оптическое волокно входит в состав силового кабеля.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором вычисление фазора включает определение измеренного напряжения и/или тока на основании принятого оптического сигнала.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором датчик напряжения и/или тока содержит волоконную решетку Брэгга, контактирующую с пьезоэлектрическим элементом, который растягивается и сжимается, реагируя на измеряемое напряжение и/или ток, при этом измеряемое напряжение и/или ток определяют на основании спектрального положения длины волны пика отражения от волоконной решетки Брэгга.
7. Способ по п. 6, в котором волоконная решетка Брэгга датчика напряжения и/или тока имеет уникальную длину волны пика отражения.
s
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий определение задержки по фазе ϕ, соответствующей временной задержке t.
9. Способ по п. 8, в котором вычисление фазора на основании принятого оптического сигнала включает вычисление вектора, содержащего величину и фазу измеренного напряжения и/или тока, при этом фазу измеренного напряжения и/или тока смещают на задержку по фазе ϕ.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий прием множества оптических сигналов от соответствующего множества датчиков напряжения и/или тока, вычисление соответствующего множества фазоров и добавление метки времени к каждому из фазоров.
11. Способ по п. 10, включающий непрерывный прием оптических сигналов от каждого датчика напряжения и/или тока, непрерывное вычисление фазоров для каждого принимаемого оптического сигнала и непрерывное добавление временной метки к каждому фазору.
12. Способ по п. 10 или 11, включающий периодическое определение временной задержки и/или задержки по фазе, соответствующей каждому датчику напряжения и/или тока.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий доставку одного или более управляющих сигналов в одно или более мест вдоль оптического волокна и прием по меньшей мере одного управляющего сигнала в модуле управления.
14. Способ по п. 13, в котором управляющий сигнал доставляют в одно или более мест в ответ на анализ, выполненный над одним или более измеренными синхрофазорами.
15. Способ по п. 13 или 14, в котором один или более управляющих сигналов передают на длине волны или длинах волн, отличных от длины волны оптического сигнала, принимаемого от датчика напряжения и/или тока.
16. Способ по любому из пп. 13-15, включающий передачу множества управляющих сигналов на одной длине волны, прием множества управляющих сигналов в модуле управления и определение, какой из множества управляющих сигналов предназначен для этого модуля управления, и/или передачу множества управляющих сигналов на множестве длин волн, прием множества управляющих сигналов в модуле управления и обнаружение одного или более управляющих сигналов, передаваемых на длине волны, уникальной для этого модуля управления.
17. Система мониторинга для выполнения синхронизированного векторного измерения, содержащая:
опросное устройство, оптически связанное с одним или более датчиками напряжения и/или тока через оптическое волокно, причем опросное устройство сконфигурировано для:
приема одного или более оптических сигналов от одного или более датчиков напряжения и/или тока;
приема сигнала синхронизации времени;
определения момента времени t, в который каждый оптический сигнал был принят в опросном устройстве от соответствующего датчика напряжения и/или тока;
s
определения временной задержки t, соответствующей каждому датчику напряжения и/или тока;
s
определения момента времени, в который оптический сигнал был передан от каждого датчика напряжения и/или тока, путем вычитания соответствующей временной задержки t из каждого момента времени t, в который оптические сигналы были приняты;
вычисления одного или более фазоров на основании одного или более принятых оптических сигналов и
добавления к одному или более фазорам метки времени с указанием моментов времени, в которые оптические сигналы были переданы от каждого датчика напряжения и/или тока.
18. Система по п. 17, в которой каждый датчик напряжения и/или тока содержит волоконную решетку Брэгга, контактирующую с пьезоэлектрическим элементом, который растягивается и сжимается, реагируя на измеряемое напряжение и/или ток, при этом каждое измеряемое напряжение и/или ток определяют по спектральному положению длины волны пика отражения от каждой волоконной решетки Брэгга.
s
19. Система по п. 17 или 18, в которой опросное устройство выполнено с возможностью вносить возмущение в амплитуду источника света, освещающего оптическое волокно, и обнаруживать влияние этого возмущения на свет, принимаемый и отражаемый каждым датчиком напряжения и/или тока, для определения временной задержки t.
20. Система по любому из пп. 17-19, в которой опросное устройство выполнено с возможностью вычисления фазора, содержащего величину и фазу каждого измеренного напряжения и/или тока, и добавления метки времени к фазору с указанием момента времени, в который каждое измеренное напряжение и/или ток передано от каждого датчика напряжения и/или тока.
s
21. Система по любому из пп. 17-20, в которой опросное устройство выполнено с возможностью определения задержки по фазе ϕ, соответствующей каждой временной задержке t, и смещения фазы каждого измеряемого напряжения и/или тока на задержку по фазе ϕ.
s
22. Система по любому из пп. 17-21, в которой опросное устройство выполнено с возможностью непрерывно принимать оптические сигналы от каждого датчика напряжения и/или тока, непрерывно вычислять фазоры на основании принятых оптических сигналов, непрерывно добавлять метки времени к фазорам и периодически определять временную задержку t, соответствующую каждому датчику напряжения и/или тока, для калибровки системы мониторинга.
23. Система по любому из пп. 17-22, в которой опросное устройство сконфигурировано для доставки управляющего сигнала в модуль управления через оптическое волокно в ответ на анализ соответствующего синхрофазора.
24. Система по п. 23, в которой модуль управления содержит фотодетектор и фильтр, сконфигурированный для отделения управляющего сигнала от любых других сигналов, принимаемых управляющим модулем по оптоволокну.
25. Система по п. 24, в которой фильтр содержит волоконную решетку Брэгга и оптический циркулятор, выполненный с возможностью ответвления сигналов с заданной длиной волны, при этом волоконная решетка Брэгга слабо отражает на этой заданной длине волны.
26. Система по п. 24, в которой фильтр содержит волоконный ответвитель для передачи части управляющего сигнала из оптического волокна на фотодетектор через узкополосный фильтр.
27. Система по п. 24, в которой фильтр содержит мультиплексор с разделением по длине волны и волоконный ответвитель для передачи части управляющего сигнала от мультиплексора с разделением по длине волны на фотодетектор через узкополосный фильтр.
28. Система по п. 24, в которой фильтр содержит волоконный ответвитель и оптический мультиплексор ввода/вывода, причем волоконный ответвитель выполнен с возможностью передачи части управляющего сигнала в оптический мультиплексор ввода/вывода, а оптический мультиплексор ввода/вывода сконфигурирован для ответвления сигналов с заданной длиной волны на фотодетектор.
29. Способ добавления метки времени к сигналу от датчика напряжения и/или тока, включающий:
прием, в опросном устройстве, оптического сигнала от датчика напряжения и/или тока;
определение, в опросном устройстве, момента времени t, в который оптический сигнал принят от датчика напряжения и/или тока;
s
определение, в опросном устройстве, временной задержки t, соответствующей датчику напряжения и/или тока;
s
определение, в опросном устройстве, момента времени, в который оптический сигнал передан от датчика напряжения и/или тока, путем вычитания временной задержки t из момента времени t, в который оптический сигнал принят; и
добавление к оптическому сигналу или результату измерения, полученному на основании оптического сигнала, метки времени с указанием момента времени, в который оптический сигнал передан от датчика напряжения и/или тока.
30. Система мониторинга, содержащая:
опросное устройство, оптически связанное с одним или более датчиками напряжения и/или тока через оптическое волокно, причем опросное устройство сконфигурировано для:
приема одного или более оптических сигналов от одного или более датчиков напряжения и/или тока;
определения момента времени t, в который каждый оптический сигнал принят от одного или более датчиков напряжения и/или тока;
s
определения временной задержки t, соответствующей каждому датчику напряжения и/или тока;
s
определения момента времени, в который каждый оптический сигнал передан от соответствующего датчика напряжения и/или тока, путем вычитания соответствующей временной задержки t из соответствующего момента времени t, в который принят этот сигнал; и
добавления к упомянутым одному или более оптическим сигналам или результатам измерения, полученным на основании этих оптических сигналов, метки времени с указанием моментов времени, в которые эти оптические сигналы переданы от соответствующих датчиков напряжения и/или тока.