[实用新型]全光纤电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力测量领域，具体是一种全光纤电流互感器。

背景技术

在电力系统中，计量和保护的需要，使得对高压输电线路中的电流进行实时测量成为必须的任务。传统的高压电流测量系统是充油式电流互感器(CurrentTransducer，简称CT)，其传感探头利用电磁感应原理，信号通过导线传输，主要缺点是易受电磁干扰、绝缘困难。为解决高压隔离及电磁干扰问题，进而造成其传输线路非常笨重，整个系统体积庞大，造价昂贵。相比之下，近年来广受关注的光学电流互感器(Optical Cutrent Transducers，简称OCT)，以其高绝缘性、抗高电磁噪声、高线性度响应等诸多优点，被认为是电流互感器的发展趋势，有着广阔的应用前景。

光学电流互感器的研究始于上世纪70年代，经过三十多年的探索，许多关键技术取得突破，并形成了各种各样的类型和结构，大体上可分为：全光纤型、块状玻璃型和混合型三种。其中全光纤型和块状玻璃型OCT主要利用了光学材料的法拉第效应。全光纤型OCT采用光纤作为传感材料，具有柔软可弯曲、体积小、重量轻、结构简单、可靠性高、易与传输光纤耦合、可长距离传输、便于与计算机连接组成遥测网络等优点。而块状玻璃型OCT是为克服光纤型OCT的灵敏度低、线性双折射问题而出现的，主要缺点是传感头加工精度要求较高，加工时易碎裂、光路耦合难度大、因而成本较高，不易于产业化。而混合型电流互感器则是利用传统的电磁式互感器作为传感头，光纤只是用于信号传输，存在的问题是传感头部分涉及到有源电路，供电相当困难，有待突破，而且没有从本质上解决电磁干扰的问题。目前，上述三种结构的OCT都有挂网运行的经历及产品出现，但相对而言，全光纤型OCT具有更为明显的优越性，更能满足实际需求，尤其是，近年来随着光纤线性双折射问题这一关键技术难点的突破，该类型的OCT的产业化前景呈现出一片光明。

全光纤型电流互感器研究起步最早，1977年英国电力研究中心的A.J.Rogers和A.M.Smith等人分别对全光纤OCT的原理进行了分析，并在实验室对实验装置进行试验获得成功，于1979年安装在发电站试运行。而后，德国A.Papp等人对全光纤式OCT的原理、构成、特性、测量及信号处理进行了系统专题研究。从90年代起，工作进一步深入，许多作者在解决温度及振动对测量精度的影响方面进行了大量的研究，使得研制工作均取得了显著的进展。其中，NxtPhase公司研制的230kV和138kV两个等级的全光纤型OCT，目前已通过各种工业性试验，进入商业生产阶段。在国内，全光纤型OCT的研究主要集中在关键技术的研究，产品化的研制还处于起步阶段，未见挂网运行的报道。

现有技术中的全光纤型电流互感器一般通过偏振计量技术对线偏振光的偏振态的改变达到测量电流的目的，这种测量方式中，由于光传输路径存在非互易性，系统易受光纤双折射、环境温度、振动等因素的影响。使得这种结构的OCT长期以来在测量精度、长期运行的可靠性等方面难以满足实际要求。

实用新型内容

本实用新型通过测量电流对圆偏振光的传输速度的改变达到测量电流的目的，再辅以法拉第反射镜技术，构成互易性很好的光路，可以有效抑制光纤双折射、环境温度、振动等因素对系统精度和稳定性的影响，从而实现高精度、高可靠测量，实现其产品化。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种全光纤电流互感器，包括采用光缆连接的传感光纤和电子传感器，其特征是，所述电子传感器包括依次采用光缆连接的光源、光耦合器、起偏器和偏振光调制器，还包括与光耦合器光缆连接的差分光接收装置，所述差分光接收装置还与接信号处理器电气连接；在传感光纤上设有两个法拉第反射镜。

在传感光纤和电子传感器之间还设有保偏光纤。

本实用新型的有益效果在于：

(1)采用测量圆偏振光传输速度差的方式，从本质上减低了光纤双折射的影响；

(2)采用目前已经商用的超低双折射光纤作为传感光纤，进一步减小了光纤双折射的影响；

(3)采用法拉第反射镜实现了互易的光路结构，抑制了环境温度、振动等因素的影响；

(4)采用差分光接收，消除了光源功率不稳定因素的影响；

(5)采用偏振光调制技术，实现测量信号的频谱搬移，提高了检测精度和抑制了漂移的影响。

附图说明

图1是本实用新型原理框图。

图中，1-光源，2-差分光接收器，3-光耦合器，4-起偏器，5-偏振光调制器，6-信号处理器，7-保偏光纤，8-传感光纤，9-导线，10-法拉第反射镜。

具体实施方式