[實用新型]混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220283747.9
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN202661524U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽春梅;梁志軍;王家寧;楊冬霞
• 申請（專利權(quán)）人: 天津光拓科技有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01K11/32
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用光學(xué)方法對導(dǎo)體中的電流進(jìn)行測量的設(shè)備及其檢測方法，屬于電力應(yīng)用與光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

全光纖電流互感器是新一代高壓大電流測量裝置，它采用具有天然良好絕緣性能的光纖材料作為傳感和傳輸元件。傳感單元沒有電子電路，不需要供電電源，是一種無源的電流傳感器。全光纖電流互感器與傳統(tǒng)電流互感器相比具有如下優(yōu)點：測量頻帶寬；動態(tài)范圍大；絕緣性能好；無開路導(dǎo)致高壓的危險；不含鐵芯，沒有鐵磁共振、磁飽和及大電感所引起的滯后現(xiàn)象；不含油，沒有爆炸危險；受電磁干擾影響小；體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。?

全光纖電流互感器對電流的測量是基于Ampere定律和Faraday電磁感應(yīng)原理的。當(dāng)傳感光纖位于有電流通過而形成的磁場中時，依據(jù)Faraday電磁感應(yīng)原理，電流信息會轉(zhuǎn)換到兩束圓偏振光的相位中，產(chǎn)生Faraday相位差。當(dāng)兩束圓偏振光傳輸?shù)絺鞲泄饫w末端時，產(chǎn)生鏡面反射，兩束光模式互換（左旋變右旋，右旋變左旋）后沿原光路返回，F(xiàn)araday效應(yīng)因非互易性而加倍，并在1/4波片處再次轉(zhuǎn)換成兩束模式正交的線偏振光，在起偏器處發(fā)生干涉。?

雖然全光纖電流互感器具有傳統(tǒng)電流互感器無法比擬的優(yōu)勢，但由于其光路中1/4波片、光纖費爾德常數(shù)具有溫度相關(guān)性，導(dǎo)致電流檢測的穩(wěn)定性和測量精度受到影響，這在很大程度上限制了光纖型電流互感器的應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崟r測量傳感頭的溫度進(jìn)而對電流互感器的測量結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠修正的混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器及其電流檢測方法。?

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：一種混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器，包括電流檢測光路和溫度檢測光路，電流檢測光路包括順序連接的光源、保偏耦合器、相位調(diào)制器、偏振合束器、保偏傳輸光纖和傳感頭，溫度檢測光路包括順序連接的光源、保偏耦合器、光環(huán)形器、單模傳輸光纖和傳感頭，所述光源、保偏耦合器和傳感頭為兩條光路所共用，所述兩條光路還包括共用的光電轉(zhuǎn)換調(diào)制解調(diào)單元，所述光電轉(zhuǎn)換調(diào)制解調(diào)單元分別與所述保偏耦合器和光環(huán)形器相連接。?

所述電流檢測光路中正向傳輸?shù)墓馀c反向傳輸?shù)墓庠谙辔徽{(diào)制器內(nèi)發(fā)生的干涉信號，?用于待測電流信號的檢測；所述溫度檢測光路中經(jīng)光纖光柵反射有帶溫度信息的反射光波，用于電流信號的在線溫度補(bǔ)償。?

所述光源為ASE光源。?

所述相位調(diào)制器為鈮酸鋰相位調(diào)制器。?

所述傳感頭包含兩條傳感線路，電流傳感線路與溫度傳感線路。所述電流傳感線路由1/4波片、低雙折射傳感光纖和設(shè)置在低雙折射傳感光纖末端的法拉第反射鏡組成；所述溫度傳感線路由寫有光纖光柵的單模光纖組成。所述兩條傳感線路為環(huán)形，共同封裝于充滿惰性氣體的石英玻璃管中，所述石英玻璃管外部包覆有緩沖層，緩沖層外部為傳感頭骨架；所述傳感頭骨架、緩沖層和石英玻璃管的同一環(huán)形位置上設(shè)有開口，所述保偏傳輸光纖和單模傳輸光纖通過所述開口分別與電流傳感線路的1/4波片和溫度傳感線路的單模光纖連接；所述傳感頭的環(huán)形傳感線路中央還設(shè)有匯流棒。?

進(jìn)一步，所述傳感頭骨架的開口處設(shè)有密封橡膠圈。?

所述光電轉(zhuǎn)換調(diào)制解調(diào)單元包括探測器、OCM模塊、調(diào)制解調(diào)電路和轉(zhuǎn)換輸出接口；所述調(diào)制解調(diào)電路包括順序連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)處理單元還與所述轉(zhuǎn)換輸出接口連接，所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)寫有傳感頭受溫度影響的模擬補(bǔ)償算法；所述探測器一端與保偏耦合器相連接，接收電流檢測光路中相位調(diào)制器內(nèi)發(fā)生的干涉信號，另一端與調(diào)制解調(diào)電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，對干涉信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)；所述OCM模塊一端與光環(huán)形器相連接，接收溫度檢測光路中帶有溫度信息的反射光波，另一端與調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)據(jù)處理單元相連接，對溫度信息進(jìn)行在線補(bǔ)償；所述OCM模塊由分光光柵、探測器陣列和電子處理單元構(gòu)成，采用密集型波分復(fù)用DWDM技術(shù)將光波長變化轉(zhuǎn)換成電信號分析并轉(zhuǎn)換輸出。?

進(jìn)一步，所述傳感頭的工作溫度為-40℃～+60℃。?

一種混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器的電流檢測方法，包括如下步驟：（1）對混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器進(jìn)行溫度試驗，獲得模擬補(bǔ)償算法；（2）將模擬補(bǔ)償算法嵌入混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器的數(shù)據(jù)處理單元；（3）使用混合式光柵在線測溫型全光纖電流互感器對待測電流進(jìn)行檢測，輸出檢測結(jié)果。?