[發明專利]一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法

在審

• 申請號: 201410363280.2
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105301302A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 章敏;吳衍記;許剛;向強;楊懌;段俊杰;徐磊
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01R3/00
• 分類號: G01R3/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明涉及全光纖電流互感器領域，特別是一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈的制作方法。

技術背景

智能電網建設是我國“十二五”規劃中的重要基礎建設項目，是我國國家戰略規劃的重要組成部分。所謂智能電網是將先進的傳感測量技術、信息通訊技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網建設基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。研制智能電網關鍵設備，是實現智能電網的必要手段。電流互感器是電網中最普遍、最基本的高壓設備之一，肩負繼電保護及電能計量的重要使命，其性能優劣直接關系到電能計量的準確和電力網絡的安全運行，必須要求它測量準確、響應快速、并且運行穩定可靠。全光纖電流互感器由于其具有絕緣特性好、動態響應快、結構簡單、頻率響應范圍寬、抗電磁干擾能力強、可測直流等傳統互感器無法比擬的優點，在智能電網建設中具有廣闊的應用前景。

全光纖電流互感器是一種Sagnac型的偏振干涉儀，基于安培定律和法拉第效應進行電流測量的，其傳輸與傳感部分均使用光纖，具有優良的互易性和較強的抗外界環境干擾能力。它主要由光路系統和電路系統構成，其光路系統主要包括光源、耦合器、起偏器、直波導相位調制器、保偏延遲光纜、、傳感環圈以及光電探測器等。它要求光在傳播過程中保持特定的偏振態，而非理想的光學器件會造成偏振光之間的串擾，影響測量精度及穩定性。

傳感環圈是全光纖電流互感器光路互易性設計的關鍵部分，一般由λ/4光纖波片、傳感光纖、反射鏡三部分組成。它一方面為正交的兩束偏振光提供傳輸的閉合光路，另一方面敏感穿過其中的導線中電流周圍形成的閉合磁場，在兩束偏振光間形成相位差。目前，傳感環圈中λ/4光纖波片制作、傳感光纖線性雙折射誤差、傳感環圈整體封裝工藝等是影響全光纖電流互感器的測量精度、穩定性及可靠性的關鍵因素，嚴重制約了其在智能電網建設中的實用化進程。

發明內容

發明目的

本發明的目的是提供一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈的制作方法，主要包括λ/4光纖波片的精密制作方法、傳感光纖的線性雙折射誤差抑制方法和保護措施、傳感環圈的整體封裝結構和方法，有效提高傳感環圈的測量精度、穩定性和可靠性。

技術方案

本發明是一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法，其中，包括如下步驟：

步驟1、搭建λ/4光纖波片制作的實驗檢測裝置，產生的線偏振光作為信號光；

步驟2、熊貓保偏光纖一端與實驗檢測裝置輸出光的尾纖進行0°熔接；

步驟3、熊貓保偏光纖另一端與橢芯保偏光纖一端進行45°對軸熔接；

步驟4、采用截斷法截取指定長度的橢芯保偏光纖制作λ/4光纖波片，并進行相位延遲和偏振度的指標測試；

步驟5、若λ/4光纖波片滿足指定要求，進行步驟6，若不滿足要求，重復步驟2～4；

步驟6、λ/4光纖波片輸出端與帶有反射鏡的傳感光纖4輸入端進行0°熔接；

步驟7、對λ/4光纖波片、傳感光纖和反射鏡進行整體雙層密封保護，并平行盤繞在刻有凹槽的樹脂結構件底座上，進行保護和固定；

步驟8、對傳感環圈整體進行高低溫循環沖擊，進行水汽干燥和光纖內部應力釋放。

如上所述的一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法，其中：

在步驟1中，所述實驗檢測裝置包括：SLD光源、保偏環形器、偏振態分析儀；將SLD光源的尾纖以0°熔接保偏環形器的入纖，保偏環形器的尾纖產生線偏振光。

如上所述的一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法，其中：

在步驟2中，保偏環形器以0°熔接熊貓保偏光纖的一端作為輸入端，熔接時，將熊貓保偏光纖的另一端作為輸出端連接偏振態分析儀的輸入端，實時監測輸出光的消光比和偏振度，通過調節熔接機的馬達進行手動對接，當消光比和偏振度均達到最大值時，進行放電熔接。

如上所述的一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法，其中：

在步驟3中，將熊貓保偏光纖的輸出端以45°對軸熔接橢芯保偏光纖的一端，首先將熊貓保偏光纖的輸出端放在保偏光纖熔接機的左側夾具上，將橢芯保偏光纖的一端放在保偏光纖熔接機的右側夾具上，另一端接入偏振態分析儀的輸入端，實時監測輸出光的消光比和偏振度，通過調節熔接機的馬達進行手動對接，當消光比達到最小值且偏振度達到最大值時，進行放電熔接。

如上所述的一種高精度全光纖電流互感器傳感環圈制作方法，其中：

在步驟4中，以如下公式為依據截取，

即所需相位延遲為：