[發(fā)明專利]具有對連接器未對準(zhǔn)的容差的光導(dǎo)纖維電流傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680073345.7
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN108369250B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.博內(nèi)特;P.加布斯
• 申請（專利權(quán)）人: ABB電網(wǎng)瑞士股份公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 曹雯

光導(dǎo)纖維電流傳感器包括光電子模塊（1）、傳感器頭端（8）以及將光電子模塊（1）連接到傳感器頭端（8）的連接光纖（7）。傳感器包括第一和第二分束器（20、22），在其之間，測量光在兩個分支（21a、21b）中傳播。一個光纖連接器（6a、6b）布置在每個分支中以用于將線纜組合件（25）連接到光電子模塊。兩個連接器（6a、6b）與第二分束器（22）之間的光程長度是不同的，使得歸因于連接器（6a、6b）的角未對準(zhǔn)而交叉耦合到正交偏振模式中的光波變成與從傳感器頭端（8）返回的非交叉耦合波不相干。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光導(dǎo)纖維電流傳感器，具體來說用于電功率傳輸和工業(yè)應(yīng)用的高壓變電站中的電流測量的光導(dǎo)纖維電流傳感器。

背景技術(shù)

光導(dǎo)纖維電流傳感器（FOCS）通常利用熔融硅石感測光纖的線圈中的法拉第效應(yīng)，其包封電流導(dǎo)體。過去已經(jīng)研究了大量的各種傳感器方案。從參考文獻[1、2]已知頻繁采用的傳感器配置。在這里，兩個線性偏振光波通過偏振保持（PM）連接光纖從光電子模塊傳播到感測光纖線圈，其在反射模式中操作。在線圈入口的四分之一波減速器將波轉(zhuǎn)換成左和右圓形波。圓形波累加與其通過線圈的往返期間的電流成比例的微分磁光相移。波然后再次作為正交線性偏振光波返回到光電子模塊，但是與前向傳播波相比具有交換的偏振方向。磁光相移基于從光纖陀螺儀已知的檢測方案來測量[3]。該方案涉及理想地在與光波的往返時間的兩倍對應(yīng)的頻率的兩個光波的微分相位的調(diào)制。磁光相移然后從檢測器信號中的調(diào)制頻率的各種諧波來得出。開環(huán)和閉環(huán)檢測電路兩者均是已知的。在[1、2]中，相位調(diào)制器是雙折射調(diào)制器，其直接調(diào)制正交波的微分相位。從參考文獻[4、5]已知修改方案。這里，兩個線性偏振光波在它們在偏振保持光纖耦合器中組合成正交波之前最初在兩個分開的光纖分支中傳播。一個或兩個光纖分支中的調(diào)制器調(diào)制單獨線性偏振波的相位。

WO 2011/069 558 A1 [6]公開了關(guān)于如何單獨校準(zhǔn)這類傳感器的頭端和光電子模塊，以便在無需后續(xù)傳感器重新校準(zhǔn)的情況下而允許現(xiàn)場的任一個組件的交換的方法。WO 2011/069 558 A1為此目的還公開了沿攜帶正交偏振模式的光纖的PM光纖連接器。

上述類型的光導(dǎo)纖維電流傳感器的光電子模塊通過偏振保持（PM）光纖線纜來連接到傳感器頭端（其在HV變電站中典型地處于高壓電位）。為了促進傳感器安裝或者例如在其壽命結(jié)束時的光電子模塊的更換，期望在光纖線纜的一端或兩端具有光纖連接器。然而，連接器必須不降低傳感器精度。具體來說，對于電力計量應(yīng)用，必須對擴展溫度范圍保持±0.2%之內(nèi)的精度。電積（electro-winning）行業(yè)對于一些測量甚至要求 ±0.1%。為了保持這種高精度，連接器處的兩個正交光波之間的偏振串?dāng)_必須低于-33 dB，優(yōu)選地甚至低于-36 dB。相比之下，商業(yè)上可用的PM連接器典型地指定有-20 dB與-25 dB之間的串?dāng)_。這類連接器不適合在具有計量精度的FOCS中使用。典型地，串?dāng)_作為連接器套圈中的變化機械光纖應(yīng)力的結(jié)果隨溫度而改變。例如從-25 dB至-23 dB的偏振交叉耦合的改變將已經(jīng)引起大約0.4%的比例因子改變。（為了比較，從-35 dB至-33 dB的改變將比例因子僅改變大約0.04%。）

在光纖的正交偏振模式之間的光纖連接器處的交叉耦合生成二級光波。在感測光纖線圈中，二級波及其父波經(jīng)歷相反符號的磁光相移。在現(xiàn)有技術(shù)中，二級波干擾其父波，并且由于其相反相移而能夠顯著影響傳感器信號。

發(fā)明內(nèi)容

因此，要通過本發(fā)明所解決的問題是提供一種如上所述的光導(dǎo)纖維電流傳感器，其具有用于將偏振保持連接光纖連接到光電子模塊的連接器，但是其是可靠的，即使連接器重復(fù)斷開和閉合或者受到可能改變其交叉耦合行為的其它事件。

這個問題通過權(quán)利要求1的光導(dǎo)纖維電流傳感器來解決。

相應(yīng)地，該光導(dǎo)纖維電流傳感器包括：

-光源，生成具有相干長度Lc的光，

-第一分束器，把來自光源的光分為第一和第二分支，