[发明专利]自感应光电混合式电流互感器

说明书

技术领域

本发明涉及高压电器与光学测量领域的光电转换装置，尤其涉及自感应光电混合式电流互感器。 

背景技术

随着电力系统电压等级的不断升高，传统油浸式电流互感器的内绝缘越来越困难，而且潜在着意外事故风险，以及近年国家提出建设数字电网的计划，使传统油浸式电流互感器越来越不能满足现实需求；虽然基于磁光法拉第效应的光学电流互感器是一种集光纤传感技术、光电技术、非线性光学以及先进的信号处理技术等多学科理论与应用技术于一体的新型高压电流互感器，与传统的高压大电流互感器技术相比，光学电流互感器具有绝缘性能优良、无磁饱和、动态测量范围大、抗电磁干扰能力强等优点，成为下一代电流互感器的新方向，但是现有技术的光学电流互感器的研制遇到了随温度变化的线性双折射对检测结果有巨大影响的问题，而且这种影响无法在系统中直接消除，使研发遇到了瓶颈，很多研究者对此失去了信心；此外，采用与一次侧等电位的罗氏线圈电流互感器，由于信号需要在一次侧进行处理，使得互感器的可靠性与维护性降低，限制了此类互感器的推广。因此需要寻求新型传感测量方式。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术互感器的不足之处，提供一种不需要做内绝缘，不需要磁光玻璃，不需要向高压端供能的自感应光电混合式电流互感器。把串联两个螺线管的常规电磁式电流互感器用作一次传感元件，此常规电流互感器内的二次侧电流驱动其中串联的两个螺线管振动，定义此振动为自感应振动；一个光纤振动传感器被用作二次传感元件，用其测量两个螺线管的自感应振动，经过解调后得到被测一次电流。一次传感元件与一次侧电压同电位，二次传感元件的光纤传感器自身绝缘性能好，所以本发明的光电混合式电流互感器不需做内绝缘，抗冲击性能好，结构简单，稳定可靠。

本发明所述自感应光电混合式电流互感器，包括有电流母线、精密罗氏线圈、带铁芯的双螺线管、光纤光栅、光纤、光纤耦合器、光纤隔离器、波长解调仪A、波长解调仪B、光电探测器A、光电探测器B、信号处理单元、多波长LD光源、光纤振动传感器。其中带铁芯的双螺线管包括：带铁芯的螺线管A、带铁芯的螺线管B，光纤光栅包括：光纤光栅A、光纤光栅B、光纤光栅C。电流母线上连接设置有精密罗氏线圈，与精密罗氏线圈相连接，设置有带铁芯的双螺线管，带铁芯的双螺线管同时连接到光纤光栅和光纤振动传感器，光纤振动传感器连接到信号处理单元，光纤光栅向下连接到光纤，光纤向下连接到光纤耦合器，光纤耦合器向下同时连接到光纤隔离器、波长解调仪A和波长解调仪B，光纤隔离器向下连接到多波长LD光源，波长解调仪A则连接到光电探测器A，波长解调仪B则连接到光电探测器B，光电探测器A和光电探测器B一并连接到信号处理单元。精密罗氏线圈从一次侧电流母线感应得二次侧小电流，此电流进入带铁芯的双螺线管，所说的带铁芯的双螺线管为用同一根导线绕制，且带铁芯，两个带铁芯的双螺线管的绕制方向相反或相同，它们之间的作用力为斥力或引力，当电流变化时此作用力也变化，并使两个螺线管产生振动，此振动信息反映了螺线管中二次侧电流的大小，也就反映了一次侧母线中的电流。若双螺线管的绕制方向相反，两螺线管分别称作带铁芯的螺线管A和带铁芯的螺线管B，则它们之间的作用力为斥力，光纤光栅A固定于带铁芯的螺线管A，用于测量带铁芯的螺线管A的振动，光纤光栅B固定于带铁芯的螺线管B，用于测量带铁芯的螺线管B的振动，带铁芯的双螺线管的振动信息转变成了光纤光栅A和光纤光栅B的波长变化信息。若带铁芯的双螺线管的绕制方向相同，两螺线管分别称作带铁芯的螺线管A和带铁芯的螺线管B，则它们之间的作用力为引力，光纤光栅C固定于两螺线管之间，用于检测引力的大小，带铁芯的双螺线管的作用力信息转变成了光纤光栅C的波长变化信息。光纤振动传感器的传感头与带铁芯的双螺线管相连，另一侧与信号处理单元相连，用于检测由于外界噪声引起的带铁芯的双螺线管的振动，并利用信号处理单元进行补偿。光纤一端与光纤光栅相串连，光纤另一端与光纤耦合器一侧相连，光纤耦合器另一侧与光纤隔离器相连的同时，分别与波长解调仪A和波长解调仪B相连，其中波长解调仪A和波长解调仪B之后分别与光电探测器A和光电探测器B相连，光电探测器A和光电探测器B之后与信号处理单元相连，光纤隔离器之后与多波长LD光源相连，此部分设计把光栅的波长变化信息提取并进行分析，最终获得一次侧电流母线中的电流大小。