[發明專利]干涉式全光纖電流互感器閉環檢測電路

無效

• 申請號: 200810039830.X
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN101620244A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 康偉;李佳程;李榮翔;劉會文;張海燕;陳殿印
• 申請（專利權）人: 上海新躍儀表廠
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心
• 代理人: 馮和純

技術領域

本發明涉及到一種針對環型光纖光學干涉式電流互感器和反射型干涉式電流互感器的閉環檢測電路。該檢測電路采用閉環反饋控制原理，測量光纖電流互感器中光的相位變化，可以大幅度降低噪聲干擾、減弱溫度等環境條件變化的影響、提高測量精度，能夠精確地測量出電流值。

背景技術

電流互感器(Current?transducer)作為電力系統中的重要設備，在電能計量和繼電保護的過程中起到了極其重要的作用?，F在常見的傳統式電流互感器是采用基于電磁感應原理的空心線圈結構，其工作原理本身導致在實際使用中存在一些難以解決的技術難題，如：高壓超高壓下絕緣性能難以保證；大電流下磁芯易飽和，并由此導致嚴重的測量誤差；互感器在開路狀態下輸出端會產生極高的感應電壓，危害設備和工作人員安全；體積、重量大等等。由于上述缺陷均為其工作原理所決定，在原有結構下很難加以克服。

為了解決上述問題，相關技術人員開始關注基于Faraday效應的光學電流互感器。自從1963年申請、1967年授權第一份采用Faraday磁光效應測量電流美國專利開始，直至1982年左右，世界范圍內的相關技術人員相繼開發出多種類型的光學電流傳感器。這些早期的光學電流互感器多采用塊狀玻璃或環狀玻璃作為磁場傳感元件。由于該類產品傳感頭使用分立光學元件，傳感光路部分較短，磁光靈敏度較小，所以不能隨意調節。另外，傳感光路加工工時多，費用高，相應的分立光學元件粘結破損事故率也高。

20世紀90年代中期，出現采用環型光纖光學干涉方法測量電流，通過特殊的光學結構，將導線中的電流強度轉化為由于法拉第磁光效應導致的順時針(cw)和逆時針(ccw)兩束光波之間的相位移。它不但沒有傳統空心線圈式電流傳感器的固有缺點，也解決了火石玻璃環構成的偏振儀式光學電流互感器的靈敏度不能調整、分立光學元件之間光學粘結膠的性能退化的缺陷，能做到在電站服役至少20年的壽命期間戶外光路系統免維護。

同時反射型干涉式光纖電流互感器也引起了人們的極大關注。因為從理論上計算其磁光靈敏度比環形傳感光纖結構大一倍，并且節省了一半信號傳輸光纖。這類裝置幾乎是得到一致認同。但在實踐中，也存在一些嚴重的缺陷。主要是光纖端面反射膜的長期穩定性難以得到保證。長期在周圍的某些不利的環境中(如高溫、高濕環境)，反射膜性能退化導致反射率降低，致使輸出信號強度降低。在超高壓與特高壓電站里，由于每年停電維修時間比較短，減少了維修機會，難以隨時排除故障，所以這個問題尤其嚴重。

環型光纖光學干涉式電流互感器和反射型干涉式電流互感器檢測電流輸出的物理量是兩束相干光(在環型光纖光學干涉式電流互感器中為順時針光和逆時針光，反射型干涉式電流互感器中為入射光和反射光)之間的相位移。兩束光的相位移是無法直接測量的，一般是通過干涉將相位移轉化為干涉光強信號，就可以通過相應的光電傳感器檢測出來。

由于干涉式全光纖電流互感器在國內還處于早期研究研究階段，國內只有少數高校、研究所有所涉及，其中大部分都處于起步階段，所以相對應的檢測電路也沒有實質性的進展?，F在所能查到的一套光纖電流互感器檢測電路，其信號處理是采用FPGA處理器加DSP協處理器的方案，由于元器件的增加，勢必要增加大量的焊點和連線，這就大大增加了電路的復雜性，必然會降低電路的可靠性；而且該檢測電路的閉環控制單元是采用先分別生成兩路模擬信號再加以合并的方式生成電壓控制信號，這也增加了大量的外部器件，同時模擬信號處理時不可避免地會產生信號失真、變形，這將直接導致閉環控制精度下降，進而降低光纖電流互感器的精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種干涉式全光纖電流互感器閉環檢測電路。該閉環檢測電路使光纖電流互感器始終工作在最靈敏點上，簡化了電路的復雜程度，有效提高了可靠性；避免了模擬信號相加的環節，提高光纖電流互感器的靈敏度；并且提高了全測量范圍輸出的線性度，擴大了有效測量范圍；抑制了溫度變化對檢測精度的影響，提高了光纖電流互感器的穩定性和實用性。

為解決上述技術問題，本發明的一種干涉式全光纖電流互感器閉環檢測電路，包括電源電路、光源驅動電路，所述的光源驅動電路由恒流源、溫控電路構成，其要點是還包括信號處理電路，信號處理電路與光電探測器和相位調制器相連接。