[發(fā)明專利]一種光學(xué)電流傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410132946.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN103954827A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 易能乾元（北京）電力科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R19/25
• 分類號(hào): G01R19/25;G01R15/24
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型的光學(xué)電流傳感器。

背景技術(shù)

電流傳感器是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與電能計(jì)量的重要設(shè)備，用來測(cè)量傳輸中的電流大小，并將測(cè)量到的電流大小發(fā)送至測(cè)量儀器和繼電保護(hù)裝置。其長期穩(wěn)定性、可靠性、安全性與電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。傳統(tǒng)的基于電磁感應(yīng)原理的電流傳感器是從一次電流上互相感應(yīng)能量，在使用過程中往往出現(xiàn)絕緣性不夠而擊穿，受電磁干擾嚴(yán)重而誤動(dòng)，乃至出現(xiàn)短路、爆炸等安全隱患。

為了解決以上問題，近年出現(xiàn)了基于法拉第磁光效應(yīng)的光學(xué)電流傳感器，使得該光學(xué)電流傳感器在靠近高壓側(cè)無源工作，且一次側(cè)和二次側(cè)之間通過光纖隔離，較有效的解決了傳統(tǒng)電磁式互感器的問題。傳統(tǒng)的光學(xué)電流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括光源101、耦合器102、光纖偏振器103、相位調(diào)制器104、延時(shí)光纖105、1/4波片106、傳感光纖環(huán)107、反射鏡108、光電探測(cè)器109、前置放大濾波電路110、A/D轉(zhuǎn)換器111、信號(hào)處理單元112、D/A轉(zhuǎn)換器113和后置放大驅(qū)動(dòng)電路114等器件。其中，相位調(diào)制器104、光纖偏振器103、耦合器102、光電探測(cè)器109、前置放大濾波電路110、A/D轉(zhuǎn)換器111、信號(hào)處理單元112、D/A轉(zhuǎn)換器113和后置放大驅(qū)動(dòng)電路114形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，由于反射鏡108反射后的返回光在經(jīng)過相位調(diào)制器104和光纖偏振器103后光功率衰減比較大，進(jìn)入光電探測(cè)器109的光功率非常小，故對(duì)光電探測(cè)器109接收光的靈敏度要求高，需要采用高精度的光電探測(cè)器，高精度的光電探測(cè)器價(jià)格昂貴，這就提高了成本。而且，這種光學(xué)電流傳感器還使用了其它價(jià)格昂貴的光學(xué)器件如相位調(diào)制器104等，相位調(diào)制器104的閉環(huán)控制精度較高，但是成本也高，進(jìn)一步提高了該光學(xué)電流傳感器的成本。此外，信號(hào)處理單元112應(yīng)用的信號(hào)調(diào)制解調(diào)方案需要用到高速的閉環(huán)調(diào)制，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且為使光信號(hào)傳輸和返回的速度匹配，需要有高速的芯片處理速度，提高了其信號(hào)處理的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的基于電磁感應(yīng)原理的電流傳感器在使用過程中容易出現(xiàn)擊穿危險(xiǎn)和受電磁干擾影響以及傳統(tǒng)的光學(xué)電流傳感器存在成本高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，提供一種新型的光學(xué)電流傳感器，能夠較大程度降低成本，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、測(cè)量準(zhǔn)確度和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種光學(xué)電流傳感器，其特征在于，包括光源和光源入射光的光路上依次設(shè)置的第一偏振棱鏡、第一1/4波片、分光鏡、第二1/4波片、傳感光纖環(huán)和反射鏡，所述傳感光纖環(huán)、第二1/4波片、分光鏡還依次位于從反射鏡反射后返回光的光路上，在返回光的光路上所述分光鏡的輸出端連接有第二偏振棱鏡的輸入端，所述第二偏振棱鏡的反射端和透射端分別連接有第一光電二極管探測(cè)器和第二光電二極管探測(cè)器，所述第一光電二極管探測(cè)器和第二光電二極管探測(cè)器均連接信號(hào)處理裝置，所述信號(hào)處理裝置對(duì)接收的兩路電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到待測(cè)電流數(shù)據(jù)信息。

所述光源通過第一準(zhǔn)直器與第一偏振棱鏡相連，所述第二偏振棱鏡的反射端通過第三準(zhǔn)直器與第一光電二極管探測(cè)器相連，所述第二偏振棱鏡的透射端通過第四準(zhǔn)直器與第二光電二極管探測(cè)器相連。

所述第二1/4波片采用玻璃1/4波片，所述第二1/4波片依次通過第二準(zhǔn)直器和低雙折射光纖連接傳感光纖環(huán)。

所述第二1/4波片采用光纖1/4波片，所述分光鏡依次通過第二準(zhǔn)直器和高雙折射光纖連接第二1/4波片，所述第二1/4波片與傳感光纖環(huán)的一端焊接。

所述信號(hào)處理裝置包括依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理單元，所述A/D轉(zhuǎn)換器將第一光電二極管探測(cè)器和第二光電二極管探測(cè)器發(fā)來的電信號(hào)分別進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換形成兩路數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)處理單元分別將所述兩路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行差分處理得到待測(cè)電流數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：