[发明专利]一种光纤式电流互感器

说明书

技术领域：

本发明涉及电流互感器，具体是一种光纤式电流互感器，用于电力系统中继电保护与电能计量。

背景技术：

电流互感器(简称CT)是电力系统中继电保护与电能计量的重要设备，其长期稳定性、可靠性、安全性与电力系统的安全、稳定运行密切相关。

随着电力系统向大容量、高电压的方向发展，对电力设备提出了小型化、自动化、高可靠性的要求。目前电力系统中常用的电流互感器主要是电磁式电流互感器，其利用电磁感应原理将高压侧的电流转换到低压侧，其存在体积大、成本高、绝缘结构复杂、磁饱和现象等问题。

专利申请号2009202260811，名称为《全光纤电流互感器》的专利公开了一种基于法拉第磁光效应的光纤电流互感器，该方法设计的电流互感器所用的光源为偏振光，对传输光纤的保偏性要求严格，工程造价高；同时，所监测的输入、输出光为开环控制，容易受环境振动和温度漂移的影响，无法在大动态范围保持精确度。

发明内容：

为此，本发明的目的在于提供一种可靠性高、体积小、光学偏振无关、成本低的光纤式电流互感器，以解决目前光纤电流互感器存在可靠性低，工程造价高、无法在大动态范围保持精确度的问题。

为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种光纤式电流互感器，包括光源(1)、探测器(3)、数据采集器(6)和电脑(7)，所述探测器(3)靠近高压母线，所述探测器(3)由第一双折射晶体(301)、法拉第磁光晶体(302)、第二双折射晶体(303)、第一光纤准直器(304)、第二光纤准直器(305)构成，所述第一光纤准直器(304)与第一双折射晶体(301)连接，第一双折射晶体(301)通过法拉第磁光晶体(302)与第二双折射晶体(303)连接，第二双折射晶体(303)与第二光纤准直器(305)连接，所述第二光纤准直器(305)通过第二光电管(5)与数据采集器(6)连接；所述光源(1)通过单模光纤(2)输出一路参考光和一路测量光，所述参考光输入到第一光电管(4)，转化成电信号后输入到数据采集器(6)；所述测量光输入到探测器(3)的第一光纤准直器(304)，被转变成准直光输入到第一双折射晶体(301)，经过第一双折射晶体(301)后输出两路光束到法拉第磁光晶体(302)，在法拉第磁光晶体(302)中通过高压母线被测电流的磁场作用，产生偏转，偏转后的两束光输入到第二双折射晶体(303)，由第二双折射晶体(303)产生折射后输入到第二光纤准直器(305)转变成准直光输出，该准直光输入第二光电管(5)，转化成电信号输入数据采集器(6)。

其中所述光源(1)通过单模光纤(2)连接有一光纤耦合器，通过该光纤耦合器将光源(1)发出的光分成光强相同的一路测量光和一路参考光。

其中所述数据采集器(6)连接到电脑(7)，电脑(7)与光源(1)连接，数据采集器(6)将参考光转化成的电信号与测量光转化成的电信号进行比较，并将比较结果发送到电脑进行分析，电脑根据分析结果对光源(1)的发光强度进行控制调整。

其中所述光源(1)为光学偏振点光源或非光学偏振点光源。

其中所述探测器(3)还包括一密封绝缘壳体，所述第一双折射晶体(301)、法拉第磁光晶体(302)、第二双折射晶体(303)、第一光纤准直器(304)、第二光纤准直器(305)固定安装在该密封绝缘壳体中。

本发明在法拉第磁光晶体的输入端采用第一双折射晶体对测量光进行起偏，输出端采用第二双折射晶体对测量光进行解偏，避免了使用偏振光源和保偏光纤，从而消除了光纤式电流互感器对光学偏振的依赖。与现有技术相比，本发明光路兼容性好；同时探测器采用绝缘紧凑封装减少了环境振动和温度漂移对测量结果的影响；而且本发明的光源采用反馈式控制，能够保证测量的灵敏度和精确度。

附图说明：

图1为本发明光纤式电流互感器的系统架构示意图。

图2为本发明光纤式电流互感器探测器的截面结构示意图。

图3为本发明光纤式电流互感器探测器的光路示意图。

图中标识说明：光源1、单模光纤2、探测器3、第一双折射晶体301、法拉第磁光晶体302、第二双折射晶体303、第一光纤准直器304、第二光纤准直器305、第一光电管4、第二光电管5、数据采集器6、电脑7。

具体实施方式：

为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。