[發明專利]一種具有測溫功能的全光纖電流互感器系統

有效

• 申請號: 201310033283.5
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103116055A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉曉光;茅昕;張睿;彭定敏;郭江濤
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01K11/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種具有測溫功能的全光纖電流互感器系統。

背景技術

隨著智能電網戰略的推進，全光纖電流互感器逐漸發展起來。目前全光纖電流互感器是一個很大的熱點，但現在的全光纖電流互感器光路對溫度比較敏感，很容易受到外界溫度的影響，從而導致測量電流存在偏差，這對全光纖電流互感器來說可能產生繼電保護的誤操作。在全光纖電流互感器傳感環內增加一個溫度傳感器，對其進行溫度檢測是解決問題的一種方法，第一，對于溫度循環重復性比較好的傳感環可以實時進行溫度補償，提高全光電電流互感器的測量精度；第二，對于溫度循環重復性較差的傳感環可以采用同時檢測導線電流和導線發熱后的溫度兩個變量共同判斷是否進行繼電保護，可以提高判斷的準確性。但是電信號溫度傳感器和無線溫度傳感器易受電磁干擾，不適宜用于高壓電場合?，F有的光纖光柵溫度傳感系統，價格昂貴，且系統比較復雜，不利于與全光纖電流互感器集成。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述問題，提供了一種結構簡單，集測量電流和溫度功能一體的具有測溫功能的全光纖電流互感器系統。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種具有測溫功能的全光纖電流互感器系統，包括電流傳感光路和溫度傳感光路兩個部分，所述電流傳感光路包括順序連接的激光器、光纖耦合器、光纖環形器、光纖起偏器、相位調制器、光纖延遲環、電流互感器傳感環，以及與光纖環形器的D3端相連接的第一光電探測器，其中，激光器光源經過光纖耦合器分支后，光纖耦合器的A端連接光纖環形器的D1端，光纖環形器的D2端與光纖起偏器連接，光纖起偏器的另一端與相位調制器的輸入端相連，相位調制器的輸出端連接在光纖延遲環上，光纖延遲環連接到電流互感器傳感環上；所述溫度傳感光路包括順序連接的激光器、光纖耦合器、光纖溫度傳感器，以及與光纖耦合器的C端連接的光梳狀濾波器，所述光纖耦合器的B端連接光纖溫度傳感器，所述光梳狀濾波器的輸出端與第二光電探測器連接；所述激光器、光纖耦合器為上述兩部分傳感光路所共用，激光器同時給電流傳感光路和溫度傳感光路提供光信號。

所述激光器為超輻射半導體激光器或放大自輻射激光器，寬帶光源中心波長為1310nm或1550nm附近。

所述光纖起偏器、相位調制器以及電流傳感光路的第一光電探測器均采用分離器件，其中，相位調制器為直波導相位調制器，第一光電探測器為帶有前端放大功能的光電二極管。

所述電流互感器傳感環為反射式的電流互感器傳感環，傳感環上設有反射鏡。

所述光纖溫度傳感器為高精度光纖光柵溫度傳感器，光纖溫度傳感器安裝于電流互感器傳感環中靠近易受溫度影響的玻片、反射鏡的附近。

所述光梳狀濾波器是透射型的光梳狀濾波器，每個透射波長對應的透射光強不同，且光梳狀濾波器的透射波長與透射光強呈線性關系，即λ=k*I_t+b，其中，λ為光梳狀濾波器的透射波長，k為常量的線性斜率，I_t為透射光強，b為常量的截距。

由透射波長與透射光強呈線性關系的關系式可知，光纖溫度傳感器反射回來的光信號經過這種光梳狀濾波器濾波后的信號產生不同的透射光強，通過檢測透射光強I_t，可以確定透射波長λ，從而解調出對應的溫度值。這種方法對比現有的光纖光柵解調系統非常經濟，而且解調方法非常簡單，只需要一個光梳狀濾波器和第二光電探測器即可解調光纖光柵溫度傳感信號。

本發明的工作原理：分別通過電流傳感光路和溫度傳感光路解調出電流信號和溫度信號。對整個系統進行溫度循環試驗，記錄全溫范圍內對應的實際電流值I_實、實際溫度值T_實、測量電流值I_測。觀察電流互感器傳感環溫度循環的重復性：