[發明專利]一種數字光纖電流傳感器

無效

• 申請號: 200910157931.1
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101846703A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 徐啟峰
• 申請（專利權）人: 徐啟峰
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種數字光纖電流傳感器，基本原理是基于法拉第磁旋光效應使線偏振光的偏振面在電流磁場的作用下發生旋轉，應用徑向檢偏器和數字圖像處理方法測量偏振面旋轉的角度并得到數字電流信號。適用于電力系統的交直流電流測量。

背景技術

目前電力系統中使用的電流互感器或電流傳感器，是基于法拉第電磁感應原理的電磁式和磁旋光效應的模擬磁光式和利用羅哥夫斯基線圈實現的電子式。

模擬磁光式電流傳感器已有60多年的發展歷史，其原理是基于線偏振光的偏振面在電流磁場的作用下發生旋轉，旋轉的角度與電流的大小成正比，比例系數為費爾德常數。利用檢偏器檢出因偏振面旋轉導致的光強變化，經光電轉換得到模擬電流信號。其優點是利用光信號的傳遞實現了高低電位之間的完全電氣隔離；其缺點是光強測量的方法是非線性的，使測量的范圍和準確度受到限制。另外，電磁式、模擬磁光式和電子式電流傳感器是把一次模擬信號傳變為二次模擬信號，需要借助于模數轉換電路才能得到數字信號，在電力系統向數字化發展的今天，以上幾種傳感器在數字化變電站的應用中有很大的局限性。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于法拉第磁旋光效應并利用徑向檢偏器和數字圖像處理方法實現的電流測量方法，如附圖1所示。

本發明所述的方法是將激光信號[1]經耦合器[2]耦合至傳輸光纖[3]并從低電位傳送到高電位，經準直器[4]準直后再經起偏器[5]得到線偏振光，并進入置于電流磁場中的磁光晶體[6]，電流產生的磁場與線偏振光行進的方向一致并使線偏振光的偏振面發生旋轉，旋轉的角度與電流的大小成正比，比例系數為費爾德常數。從磁光晶體[6]出射的線偏振光經耦合器[7]耦合至傳輸光纖[8]并從高電位傳送到低電位，經準直器[9]準直和擴束器[10]擴束后進入環形檢偏器[11]如附圖2所示，環形檢偏器的特點是其透振方向在180°的環形區域內沿徑向均勻分布，與環形檢偏器上某一透振方向一致的線偏振光能夠透過檢偏器，與該透振方向垂直的線偏振光不能透過檢偏器，從而在環形檢偏器上某一90°的區域內透過檢偏器的偏振光強度由最大遞減到最小，形成一個光強分布圖像，由CMOS/CCD圖像傳感器[12]對偏振光強分布圖像進行分析處理并找出最大或最小光強的位置，便確定了線偏振光旋轉角度的大小，從而得到了電流信號的實時數字量。

本發明提出的電流測量方法是線性的，既適用于交流電流的測量，也適用于直流電流的測量。

附圖說明

附圖1是本發明的原理圖。

附圖2是本發明的環形檢偏器示意圖。

附圖3是本發明的具體實施方式。

其中，[1]是激光光源，[2]是耦合器，[3]是傳輸光纖，[4]是準直器，[5]是起偏器，[6]是磁光晶體，[7]是耦合器，[8]是傳輸光纖，[9]是準直器，[10]是擴束器，[11]是環形檢偏器，[12]是CMOS/CCD圖像傳感器，[13]是絕緣子，[14]是高壓導線，[15]是分流螺線管。

具體實施方式

具體實施方式如附圖3所示，激光信號[1]經耦合器[2]將光信號耦合到傳輸光纖[3]并從低電位傳送到高電位，經準直器[4]準直和起偏器[5]得到線偏振光并進入磁光晶體[6]，分流螺線管[15]分流了主導線電流，流過[15]的電流產生的磁場與線偏振光行進的方向一致并使線偏振光的偏振面發生旋轉，從[6]出射的線偏振光經耦合器[7]耦合至傳輸光纖[8]傳送到低電位，經準直器[9]準直和擴束器[10]擴束后進入環形檢偏器[11]，透過[11]的偏振光形成的光強分布圖像經CMOS/CCD圖像傳感[12]分析處理得到最大或最小光強的位置，便確定了線偏振光旋轉角度的大小，得到電流信號的實時數字量。激光光源[1]、耦合器[2]和[7]、傳輸光纖[3]和[8]、準直器[4]和[9]、，起偏器[5]、磁光晶體[6]、擴束器[10]、環形檢偏器[11]、CMOS/CCD圖像傳感器[12]、分流螺線管[15]均置于絕緣子[13]中，高壓導線[14]在絕緣子[13]的頂部。