[發明專利]一種全光纖電流互感器及其電流測量方法

有效

• 申請號: 201610784671.0
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106324323B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 史方穎;白世軍;于兵;劉慧武
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王萌

本發明提供了一種全光纖電流互感器及其電流測量方法，它主要由傳感單元、信號處理單元和合并單元三部分組成。所述傳感單元采用法拉第磁光效應原理，用于感應被測導體的電流，并生成光強信號攜帶Faraday旋光角的數據信息。所述信號處理單元主要完成對傳感單元光信號的輸入、輸出光信號的解析、數字化處理、溫度補償等，并按照規定的同步串行方式進行輸出。所述合并單元完成對信號處理單元信息的同步、切換或并列邏輯，并傳輸給電氣測量儀器和繼電保護設備。

【技術領域】

本發明涉及一種基于法拉第磁光效應原理的全光纖電流互感器。其適用于GIS的電能計量、繼電保護和電量監測。

【背景技術】

電流互感器承擔著電力系統中電流的計量作用。作為GIS的重要組成部分，傳統的電磁式電流互感器由于其體積龐大、成本高、動態范圍小、易產生鐵磁諧振、模擬量輸出等不利因素，已不能滿足智能電網對電流互感器低造價、體積小、線性度好、數字量輸出、安全可靠的要求。有源式電子互感器在126～252kV電壓等級的開關中應用日益可靠，雖然其具有體積小、數字量輸出、無磁飽等優勢，但由于其結構及原理的限制，在更高電壓等級上的可靠性大大降低，影響智能電網的可靠運行。

【發明內容】

本發明提供了一種全光纖電流互感器及其電流測量方法，效解決傳統電磁式互感器體積大、動態范圍小、易產生鐵磁諧振、開路產生高壓、模擬量輸出等不利因素，同時解決了有源電子式互感器抗干擾性差、結構復雜、穩定性差等弊端。滿足智能電網對電流互感器低能耗、高準確度、安全、可靠的要求。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于法拉第磁光效應原理的全光纖電流互感器，包括傳感單元、信號處理單元，以及合并單元，所述合并單元與電氣測量儀器和繼電保護設備連接，所述傳感單元包括繞制成首尾相接的閉合圓環的傳感光纖，該傳感光纖的首尾分別熔接有反射鏡和轉換光纖，所述信號處理單元內設置有光源，該光源發出的光被分為兩束光后，經轉換光纖轉換為旋轉方向相反的兩束光，經在傳感光纖內傳輸后，被反射鏡反射。

所述的轉換光纖為螺旋結構雙折射光纖，分為遞增雙螺旋段和均勻雙螺旋段。

所述的反射鏡熔接在傳感光纖的末端，與傳感光纖的截面呈45°夾角。

所述傳感光纖安裝在環形法蘭的U形槽內，所述反射鏡和轉換光纖在U型槽的切線方向相互平行。

所述反射鏡和轉換光纖沿環形結構的法線方向緊貼布置。

所述轉換光纖另一端通過保偏光纖與信號處理單元電連接。

所述的環形法蘭為金屬材料，上部覆蓋絕緣材料的環型蓋板，阻斷了環形法蘭的感應電流。

所述的傳感光纖在保護環體中的繞制圈數，是根據被測電流的大小、互感器要求的精度和環體的尺寸決定。

所述信號處理單元包括光路模塊、電路模塊、電源模塊和防護外殼，所述光路模塊用于發射、接收和測量光信號，輸出兩束光的相位差，所述電路模塊用于解析兩束光的相位差，并以此計算電流，并將結果以數字信號輸出。

所述光路模塊包括發射光源的激光發射器、對光源發出的光進行耦合的耦合器、將光源分為兩束線性偏振光的起偏器，與起偏器連接的調制器，對兩束光進行干涉測量的光源探測器。

所述電路模塊包括依次連接的信號處理和數字輸出，其中，信號處理的輸入端進一步連接有溫度補償，消除溫度對測量偏差影響。

所述的數字輸出將測量結構按照同步串行方式輸出給合并單元。

所述的防護外殼，由鐵磁材質制成，對放入其中的光路模塊、電路模塊、電源模塊具有相應等級的防電磁屏蔽、防水、防潮功能，同時留有安裝及數據輸出、輸入接口。