[發明專利]一種光纖測大電流的測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201210140420.0
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102636682A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 張學典;毛辰飛;侯英龍;魯敦科;常敏
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，特別涉及一種光纖測大電流的測量裝置。

背景技術

電力是國民經濟的命脈。電流的測量在電力工業中起著極為重要的作用，它為電力系統提供用于計量、控制和繼電保護所必需的信息和參數。

電網中的暫態電流包含了太多的故障信息，同事對儀器的測量帶寬提出了較高的要求：具有合適的靈敏度范圍，而且能夠覆蓋從工頻到兆赫茲高頻信號的大寬帶檢測設備，會完整的復現故障電流。

目前，在在電力系統中，對于高壓電流的測量大都采用以電磁感應原理為基礎的電磁式電流互感器CT(Current?Transformer)。這種傳統的測量技術，隨著電網電壓的不斷增加，出現了許多不足，它要求在高、低壓端之間提供復雜昂貴的電氣絕緣，高電壓等級的CT變得越來越笨重，價格越來越昂貴，而且給運輸和安裝帶來困難，加上本身存在的磁飽和、鐵磁諧振、動態范圍小、頻帶窄、易燃易爆、易受干擾。由于電磁式電流互感器的體積龐大，質量較重，運輸安裝極為不便，這導致設備的安裝檢修不方便。另外，由于電磁互感器是靠電磁變換原理實現能量的傳遞的，因此，存在潛在的危險。這些問題都促使人們研制更為先進的傳感系統。

近年來，國際上光纖傳感器這一高級技術領域十分活躍，光纖技術應用于電網電流的測量也日趨成熟。OCT（Optical?Current?Tranformer）的研制，都已經從實驗室的原理性實驗過渡到結合電力工程的實際應用，有些已經到了現場掛網試驗運行的階段。

發明內容

本發明是針對電力系統中運用電磁互感器檢測電流，造價高、易受干擾、體積大的問題，提出了一種光纖測大電流的測量裝置及測量方法，準確度高、暫態性能好、絕緣結構簡單、尺寸小、造價低、升級性好。

本發明的技術方案為：一種光纖測大電流的測量裝置，包括激光光源、環形器、偏振測量儀、光纖傳感器、偏振控制器、磁光晶體、光纖反射鏡，把磁光晶體和大電流電纜的組合稱為光纖傳感器，所述的激光光源、環形器、偏振測量儀、磁光晶體、光纖反射鏡用保偏光纖依次相連，激光依次通過環形器、偏振控制器、磁光晶體到光纖反射鏡后，再經過光纖反射鏡反射，通過磁光晶體返回偏振控制器，磁光晶體周圍為待測區。

所述激光光源可選用1550nm或者1310nm的激光光源，產生線偏振光。

所述環形器可選用三孔環形器，所述的光纖反射鏡選用FC-NPC接口的光纖。

一種光纖測大電流的測量方法，包括光纖測大電流的測量裝置，將偏振測試儀連接到偏振控制器上，通過偏振控制器調整其出射光的偏振態，將磁光晶體置于通有大電流的導線附近，線偏振光在電流產生的磁場作用下通過磁光晶體時，其偏振面將發生旋轉，旋轉角???????????????????????????????????????????????正比于磁場H沿著線偏振光通過材料路徑的線積分，再由全電流定律可得有：V=VNi，其中V?=是個常數，為每單位光程每單位場強的旋轉角，l為通過物質的光程，N為環路數，i為所求電流值。

本發明的有益效果在于：本發明光纖測大電流的測量裝置及測量方法，不含鐵芯，不存在磁飽和、鐵磁諧振等問題，因而測量范圍大，線性度好，頻率響應范圍寬，測量準確度高。由光來傳輸信號，抗電磁干擾能力強，且低壓側不存在因開路而產生的高壓危險，設備安裝檢修都比較方便運行安全。體積小、重量輕、動態測量范圍大，而且測量的動態范圍寬、靈敏度高。不僅如此，還能將光纖技術與微機技術有效地結合起來，應用于電力系統，尤其是變電站綜合自動化系統適應電力計量和繼電保護的數字化、微機化、自動化及光通信等發展潮流。正常情況下，電網運行的額定電流并不大，但短路電流卻很大，且隨著電網容量的增加，故障短路電流越來越大。電磁式電流互感器的電流測量范圍有限，光纖電流傳感器額定電流可測到幾千安培，瞬時電流可測到幾十萬安培。

附圖說明

圖1為本發明光纖測大電流的測量裝置檢測原理圖；

圖2為本發明光纖測大電流的測量裝置實施例光路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示光纖測大電流的測量裝置檢測原理圖，裝置包括激光光源1、環形器2、偏振控制器5、磁光晶體7、光纖反射鏡6。所述的激光光源1、環形器2、偏振控制器5、磁光晶體7、光纖反射鏡6用保偏光纖依次相連。光纖傳感器4由磁光晶體7和大電流電纜的組合而成。