Design and Implementation of Optical Signal Processor in Fiber-Optic Current Transducer for Electric Equipments

전력기기용 고안정성 광섬유 CT 센서의 광 신호처리기 설계 및 구현

In this paper, we have designed and implemented an optical signal processor in order to use in a fiber-optic current CT for electric equipments where its properties were discussed. The fabricated optical signal processor is used to reduce a measurement current error that induced by the effects of intensity variation in the optical output signal due to losses coming from optical components or polarization variation in a PFOCS. Also, the optical signal processor was fabricated in compact/lightweight with unification of opto-electronic transducer part, analog signal process part, and real-time measurement part consisted of a level shift and ${\mu}-processor$. The experiment of optical signal processor has been performed in the range of $0{\sim}7,500A$ using the PFOCS made all fiber-optic components. As a result of experiment, the linearity error of measurement current is less than 1.7% and its average error is less than 0.3% in the range of $1,000A{\sim}7,000A$.

본 논문에서는 PFOCS 형태의 전력기기용 고안정성 광섬유 CT 센서에 활용할 수 있는 광 신호처리기를 설계/구현하고 그 특성에 대하여 논의하였다. 본 논문에서 제작한 광 신호처리기는 PFOCS를 구성하는 광 부품에서 발생되는 광 손실이나 편광변화로 인한 출력 광의 강도 변화로 발생하는 측정 전류 오차를 줄이기 위해 사용된다. 또한, 광 신호처리기는 광전 변환부, 아날로그 신호처리부, 레벨 시프트 및 마이크로프로세서로 구성된 실시간 계측제어부를 일원화하여 소형/경량으로 제작되었다. 제작된 광 신호처리기의 특성 실험은, 전광섬유 소자로 구성된 PFOCS를 이용하여, 632.8nm 파장의 광원과 권선수가 약 1500인 솔레노이드에 전류를 인가해 $0{\sim}7,500A$의 범위에 대하여 수행하였다. 그 결과, 측정 전류의 선형성 오차는 1,000A에서 7,000A 범위에서 최대 1.7%미만, 평균 오차는 약 0.3% 미만으로 양호한 선형성을 보였다.