[實用新型]一種具有集成化光路的全光纖電流互感器

有效

• 申請號: 201520460130.3
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN204807611U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 徐知芳;李永兵;劉東偉
• 申請（專利權）人: 易能乾元（北京）電力科技有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

技術領域

本實用新型涉及一種電流互感器技術領域，特別是一種新型的具有模塊化、集成化光路的全光纖電流互感器。

背景技術

電流互感器在電網中起著精確快速測量電流的作用，是智能電網的核心設備，基于法拉第磁光效應的全光纖電流互感器能夠對高壓電流實現非介入式傳感測量，是高壓電子式電流互感器的主要發展方向。目前國內主流的全光纖電流互感器(FOCT)的光路使用了相互分離且均具有獨立封裝外殼的光源、分束器、起偏器、直波導(或Y波導)、光電探測器等光學器件組成，典型的直波導設計方案如圖1a所示，光源101發出的光經過分束器102，進入起偏器103進行起偏，產生高偏振度的線偏振光，與直波導104進行45°熔接后，分裂成偏振方向互相垂直的兩列光波，受到直波導104的閉環相位調制，通過光纖延遲環105、傳輸光纜進入敏感環106中，在敏感環106中產生法拉第磁光效應后再經反射鏡107反射回來，沿原光路返回至分束器102的另一端最終在光電探測器108處進行光電轉換完成信號檢測。圖1b則是采用Y波導的設計方案，Y波導110和保偏分束器111替代起偏器103和直波導104，基本原理與直波導方案是相通的，不詳述。鑒于光學器件廠家稀少，且各自僅能研制、生產部分器件，光纖電流互感器制造廠目前都是用分離的光學器件來組建所需要的光路，各光學器件之間采用尾纖熔接的方式，如圖1a和圖1b中，黑色圓點表示各器件之間的尾纖熔接點109，在光纖延遲環105之前的光路部分就至少需要5、6個熔接點。

熔接點過多對光路的性能具有諸多不利的影響，主要表現為以下幾點：

1、增大了光路中的偏振串擾，降低了光路的信噪比。根據光纖光學理論和全光纖電流互感器的光路設計知識，光路中的每一個熔接點都是一個不可忽視的偏振串擾點，遠比光纖彎折帶來的偏振串擾點的影響大得多。所以，在其光路設計和生產時，對每個熔接點的熔接角度都會提出明確的要求，但由于用光纖熔接機熔接光纖時并不可能絕對地精確控制熔接角度，導致熔接角度與設計值存在偏差，因而引入了一定幅度的偏振串擾。很顯然，熔接點越多，光路中引入偏振串擾的幾率就越大，幅度也越大。故高性能的光路一般要求熔接點越少越好。

2、增加了光路裝配的工藝復雜性和可靠性。由于外形尺寸要求，全光纖電流互感器給光路預留的安裝位置通常不會太多，這就要求光路裝配比較緊湊、充分利用空間。但是一套光路中不僅有4、5種光學器件、5、6個熔接點，還有10余米長左右的器件尾纖，部分光學器件還需要焊接電氣導線，不管如何設計、布局，整個光路的裝配工藝都會顯得非常復雜、繁瑣，同時這些工序均無法用機器只能靠人工完成，其長期可靠性也是非常令人擔憂的。

3、增加了光纖熔接機的使用頻率，增加了生產成本，降低了產能。顯而易見，熔接點越多，使用光纖熔接機的次數則越多，而光纖熔接機一般都是非常昂貴的設備，每個光纖電流互感器制造廠通常也不會購置太多，頻繁地使用光纖熔接機，會降低其壽命，延長工序時間，降低了全光纖電流互感器的產能。

實用新型內容

本實用新型針對現有的全光纖電流互感器的光路設計方案中熔接點過多、信噪比低、工藝復雜、可靠性差以及生產成本高等問題，提供一種新型的具有集成化光路的全光纖電流互感器，進行全光纖電流互感器的模塊化、集成化光路設計，具備信噪比高、體積小、安裝簡易、生產成本低的優點。

本實用新型的技術方案如下：

一種具有集成化光路的全光纖電流互感器，其特征在于，包括相互連接的光電光路集成模塊和調制光路集成模塊，

所述光電光路集成模塊包括設置在一基底上且均無封裝外殼的光源芯片、光電探測器芯片和第一分光器，所述光源芯片具有光源電氣引線，所述光電探測器芯片具有光電探測器電氣引線，所述第一分光器為將光源芯片的輸出尾纖和光電探測器芯片的輸入尾纖采用尾纖直接耦合的技術進行熔融、拉絲、耦合制作而成并留出其中一根尾纖作為光電光路集成模塊的輸出尾纖；

所述調制光路集成模塊，與光電光路集成模塊設置在相同或不同的基底上，包括無封裝外殼并具有波導電氣引線的相位調制器，

當光電光路集成模塊和調制光路集成模塊在不同基底時，所述光電光路集成模塊和調制光路集成模塊為分別封裝的兩模塊，所述調制光路集成模塊留有輸入尾纖和輸出尾纖，所述光電光路集成模塊的輸出尾纖與調制光路集成模塊的輸入尾纖按0°熔接；