[发明专利]一种基于光学方法的大电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电网中大电流的检测技术，更具体地说是涉及一种基于光学方法的大电流检测装置。

背景技术

在电网的运行过程中，电流测量方面依然使用传统的电磁式电流互感器，这种方法要求在高低电压端提供昂贵的电气绝缘。而随着智能电网的兴起，高电压、大容量的需求使得传统的方法不仅变得越来越笨重，越来越昂贵，而且在安装、运输、安全等方面也给我们带来了很多困难。加之传统方法本身存在磁饱和，抗干扰能力差，动态范围小，并且会给设备安全和操作人员的生命安全带来隐患，使得探索新的测量电流方法成为一种趋势。

发明内容

针对现有技术中电磁式电流互感器本身存在的磁饱和、抗干扰能力差，动态范围小等的问题，本发明的目的是提供一种基于光学方法的大电流检测装置，本发明与现有基于光学方法检测大电流的装置的显著优点还在于本发明所述的装置能够有效的减少温度对测量结果的影响。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于光学方法的大电流检测装置，包括激光光源、偏振控制及检测器、磁光晶体以及PC机，所述偏振控制及检测器的光输入端与激光光源通过保偏光纤相连，所述磁光晶体的一端与偏振控制及检测器的光输出端通过保偏光纤相连，所述磁光晶体的另一端与偏振控制及检测器的检测端通过保偏光纤相连，所述PC机与所述偏振控制及检测器相连。

作为进一步改进的方案，所述大电流检测装置还包括温度控制器，所述磁光晶体以及与磁光晶体相连的保偏光纤设于温度控制器内，所述温度控制器还与PC机相连。

所述激光光源采用1550nm或1310nm。

与现有技术相比，采用本发明的一种基于光学方法的大电流检测装置，包括激光光源、偏振控制及检测器、磁光晶体以及PC机，所述偏振控制及检测器的光输入端与激光光源通过保偏光纤相连，所述磁光晶体的一端与偏振控制及检测器的光输出端通过保偏光纤相连，所述磁光晶体的另一端与偏振控制及检测器的检测端通过保偏光纤相连，所述PC机与所述偏振控制及检测器相连。激光光源的目的是产生稳定的线偏振光，偏振控制及检测器不仅可以控制激光的偏振态，使偏振光的o光与e光产生不同的相位延迟，而且可以通过偏振控制及检测器的检测端检测偏振光的偏振态。PC机与偏振控制及检测器相连，这样不仅可以调整偏振控制及检测器的出射光的偏振态，使其最灵敏，而且还实时将激光的偏振态的改变传回PC机，实现精确测量，最后通过检测激光偏振态的变化来测量电流大小。磁光晶体可以使偏振光在通过大电流产生的磁场的时候改变偏振态，产生一个大的偏角，也正是因为偏振光在磁光晶体中受到外界大电流产生的磁场影响的时候会改变偏振态，并且由于PC机与偏振控制及检测器之间存在一个闭环的检测偏振光偏振态的系统，本发明的大电流检测装置才可以实时高精度的检测智能电网中的大电流。本发明的大电流检测装置采用光学的方法测量大电流较之传统的方法精度高、安全系数高且操作方便。另外保偏光纤的绝缘性好、结构简单、成本低。将光纤技术与PC技术结合应用于电力系统，利于变电站系统的自动化管理操作。本发明的测量装置中不含铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题，因而测量范围大，线性度好，频率响应范围宽，测量准确度高。通过光来传输信号，抗电磁干扰能力强，且低压侧不存在因开路而产生的高压危险，设备安装检修都比较方便运行安全。体积小、重量轻、动态测量范围大，而且测量的动态范围宽、灵敏度高。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的一种用于电网大电流的测量装置的原理示意图；

图3是本发明的测量装置的应用示意图；

图4是图2中PC机的软件流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

以下结合图1来说明发明的测量装置的原理，图中21为入射线偏振光，22为出射线偏振光，23为磁光晶体，24为法拉第线圈，θ为线偏振光旋转角，H为磁场，在磁场的作用下，本来不具有旋光性的物质也产生了旋光性(光矢量发生旋转)这种现象称作磁致旋光效应或者法拉第效应。

旋转矢量G_s＝γH_s

此处γ为旋磁比，H_s为磁场H在光传播方向上的分量。

物质旋光能力为p，则

此处n为折射率，λ为通过光的波长。

光通过物质的光程为l时，光偏振面的旋转角θ为