[發明專利]基于磁控光柵光閥的電流互感器及檢測母線電流的方法

有效

• 申請號: 201410626176.8
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104330605A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 韋樸;程澄;孫小菡;單雪康
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

1.一種基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，該電流互感器包括高壓母線(14)、光源(8)、磁控光柵光閥(12)、光電接收機(9)、AC/DC分離模塊(10)、除法器(11)和輸出電壓值(13)；

所述的光源(8)的輸出端與磁控光柵光閥(12)的輸入端連接；磁控光柵光閥(12)的輸出端與光電接收機(9)的輸入端連接；光電接收機(9)的輸出端與AC/DC分離模塊(10)的輸入端連接；AC/DC分離模塊(10)的輸出端與除法器(11)的輸入端連接；除法器(11)的輸出端與輸出電壓值(13)連接；高壓母線(14)與磁控光柵光閥(12)平行，且高壓母線(14)位于磁控光柵光閥(12)一側，光源(8)和光電接收機(9)位于磁控光柵光閥(12)另一側。

2.按照權利要求1所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的磁控光柵光閥(12)包括硅襯底(1)、支柱(2)、永磁材料層(3)、貫通孔(4)、恒磁源(5)、輸入光纖(6)和輸出光纖(7)，輸入光纖(6)作為磁控光柵光閥(12)的輸入端，輸出光纖(7)的輸出端作為磁控光柵光閥(12)的輸出端；支柱(2)固定連接在硅襯底(1)上，永磁材料層(3)固定在支柱(2)上，永磁材料層(3)中設有n個貫通孔(4)，輸入光纖(6)的輸出端與永磁材料層(3)的頂面相對，輸出光纖(7)的輸入端與永磁材料層(3)的頂面相對，恒磁源(5)固定連接在輸入光纖(6)的輸出端與輸出光纖(7)的輸入端之間；其中，n為大于或等于1的正整數。

3.按照權利要求1或2所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的支柱(2)為兩個，分別固定連接在硅襯底(1)頂面兩端。

4.按照權利要求3所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的支柱(2)上設有水平貫通的通孔，永磁材料層(3)嵌至在支柱(2)的通孔中。

5.按照權利要求1所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的輸入光纖(6)和輸出光纖(7)均為單模光纖，輸入光纖(6)的輸出端面為斜8°。

6.按照權利要求1所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的永磁材料層(3)由鋁鎳鈷合金制成。

7.按照權利要求2所述的基于磁控光柵光閥的電流互感器，其特征在于，所述的貫通孔(4)為圓形。

8.一種利用權利要求1所述的電流互感器檢測母線電流的方法，其特征在于，該方法包括以下過程：啟動光源(8)，光源(8)產生的光經輸入光纖(6)傳輸至永磁材料層(3)，一部分光被永磁材料層(3)反射，另一部分光透過貫通孔(4)傳輸至硅襯底(1)的表面；傳輸至硅襯底(1)表面的光中，一部分光經過硅襯底(1)的反射穿過貫通孔(4)，與被永磁材料層(3)反射的光形成干涉，產生干涉光，干涉光傳輸至輸出光纖(7)中，當高壓母線(14)的母線電流發生變化時，磁控光柵光閥(12)對光源(8)產生的光的衰減也發生改變，根據μ＝P_in·α·I·β/A，由輸出電壓值(13)測算出高壓母線(14)的母線電流變化；其中，μ表示輸出電壓值，P_in表示光源(8)的功率，I表示高壓母線(14)的母線電流，α表示磁控光柵光閥(12)的光衰減度與高壓母線(14)的母線電流的比值，β表示光電接收機(9)的響應度，A表示經過AC/DC分離模塊(10)分離得到的DC分量的幅值。

9.按照權利要求8所述的電流互感器檢測母線電流的方法，其特征在于，還包括對輸出光纖(7)進行抖動消除，消除輸出光纖(7)抖動帶來的干擾；該抖動消除過程為：干涉光由輸出光纖(7)輸出，產生輸出光，輸出光經過光電接收機(9)轉換成電信號傳輸至AC/DC分離模塊(10)，AC/DC分離模塊(10)將電信號分解成交流信號和直流信號，并傳輸至除法器(11)，其中交流信號對應于高壓母線(14)產生的變化磁場，直流信號對應于恒磁源(5)產生的恒定磁場，利用除法器(11)將交流信號除以直流信號，消除輸出光纖(7)抖動帶來的干擾，相除之后的信號即為輸出電壓值(13)。