[實用新型]一種光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統

有效

• 申請號: 201521074714.3
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN205246857U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 李波;曹敏;王立輝;林中愛;劉清蟬;林聰;王洪林;朱全聰;楊明
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R19/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

技術領域

本實用新型涉及電力測量技術領域，具體涉及一種光纖電流傳感器頻帶寬度測試系 統。

背景技術

光纖電流傳感器是建立在法拉第磁光效應基礎上的光學干涉儀。目前，國內外在光 纖電流傳感器信號處理方面，均采用數字閉環信號處理技術。由圖1可以看出，光纖電 流傳感器數字閉環系統主要由光源、耦合器1、偏振器2、相位調制器3、λ/4波片、PIN 光電探測器、光纖環、反射鏡和信號處理單元組成。信號檢測及處理過程如下：光源發 出的光經過耦合器后由偏振器起偏，形成線偏振光；線偏振光被轉變為左旋和右旋的圓 偏振光，進入傳感光纖環；在傳感光纖環中由于傳輸電流產生磁場法拉第效應，兩束圓 偏振光以不同的速度傳輸，產生了法拉第相移；經由傳感光纖再次通過λ/4波片后，恢 復為線偏振光，并在偏振器處發生干涉，干涉光波經過耦合器進入PIN光電檢測器。PIN 光電檢測器檢測干涉信號光強變化后，送入信號處理單元，形成閉環反饋電壓信號來調 制相位調制器，使相位調制器在光纖環中施加非互易的反饋補償相移，該反饋補償相移 與外部電流導致的法拉第相移大小相等、方向相反，使光纖電流傳感器閉環系統始終工 作在相位零點附近。信號處理單元通過獲取該補償相移的大小，經過比例因子轉換得出 經過光纖電流傳感器的電流量值信息。

光纖電流傳感器具有動態范圍寬、絕緣性能好、測量精度高等優點，可以滿足電能 計量、繼電保護控制等領域的技術需求。頻帶寬度是光纖電流傳感器的重要性能，頻帶 寬度對繼電保護、諧波測量、暫態測量，特別是電流差動保護的動作特性有重要的影響。 測試分析光纖電流傳感器的頻帶寬度是評估光纖電流傳感器精度、動態特性及可靠性的 重要依據。在現有的光纖電流傳感器頻帶寬度測試過程中，需要專門配備大電流發生器， 頻率特性分析儀、校驗儀等裝置，通常采用專門的互感器頻帶寬度標定環境，這種測試 方式費用昂貴、測試過程繁瑣、效率較低，急需一種快速簡捷的光纖電流傳感器頻帶寬 度測試系統。

實用新型內容

本實用新型實施例中提供了一種光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統，以解決現有的 測試方法耗時且成本較高的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例公開了如下技術方案：

一種光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統，包括調制頻率電壓控制器、光纖電流傳感 器閉環信號處理系統和頻帶寬度分析單元；

所述光纖電流傳感器閉環信號處理系統包括被測光纖電流傳感器、相位調制器和光 電信號處理單元，所述光電信號處理單元與所述被測光纖電流傳感器的光電探測器電連 接，所述相位調制器電連接在所述被測光纖電流傳感器的偏振器和波片之間，且與所述 光電信號處理單元電連接；

所述光電信號處理單元與所述調制頻率電壓控制器和頻帶寬度分析單元均電連接， 所述調制頻率電壓控制器與所述頻帶寬度分析單元電連接。

優選的，在上述光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統中，所述光電信號處理單元包括 電壓信號輸入單元和電流信號輸出單元，所述電壓信號輸入單元與所述調制頻率電壓控 制器電連接，所述電流信號輸出單元與所述頻帶寬度分析單元電連接。

優選的，在上述光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統中，所述調制頻率電壓控制器的 電壓范圍為小于或等于12mV。

由上述技術方案可見，本實用新型提供的光纖電流傳感器頻帶寬度測試系統的工作 過程為：通過外接調制頻率電壓控制器，在不同頻率電壓下，利用光電信號處理單元對 相位調制器施加不同的模擬電壓，使其對被測傳感器產生不同的調制相位，在這個調制 相位下，相當于被測傳感器中存在某一與原始光源信號不同的光信號，光電信號處理單 元將這個光信號轉換為電流信號。上述過程完全類似與現有的光纖電流傳感器的數字閉 環系統的工作過程，上述電流信號能夠體現被測傳感器對不同頻率電壓的響應表現。上 述電流信號經過光電信號處理單元輸出至頻帶寬度分析單元，而且頻帶寬度分析單元還 能實時接收電壓值，所以經過分析所述輸出電壓和所述輸出電流之間的關系，得到所述 被測光纖電流傳感器的頻帶寬度。具體的說，如果某時刻的電壓和電流之間呈線性正比 關系的話，說明在此電流頻率范圍內，傳感器可以正常感應電流，如果超過或低于某一 頻率電壓后，測得的輸出電流無法保持與電壓的線性關系，那么就代表傳感器無法響應 這個頻率電壓，即傳感器傳送電流信號的頻帶寬度到達了最大值或者最小值。

附圖說明