[發明專利]采用光載體測量電功率的傳感器及其測量方法

在審

• 申請號: 201711475500.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108387775A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 徐盛果;陳銳;劉永峰;陶建樹;陳科祥
• 申請（專利權）人: 長園深瑞繼保自動化有限公司
• 主分類號: G01R21/133
• 分類號: G01R21/133
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;景志軒

一種可同時測量電流和電壓且共用一套光SLED光源及信號處理系統的采用光載體測量電功率的傳感器及其測量方法。包括SLED光源、電流互感器和電壓互感器，電流互感器為光纖測流傳感頭；SLED光源與光耦合器相接，該光耦合器一光路通過電流側的第一保偏環形器、第一沃拉斯特棱鏡與光纖測流傳感頭相接；在第一沃拉斯特棱鏡上還接有第一光電探測器，在第一保偏環形器上還接有第二光電探測器。其將具有電流和電壓測量功能的光纖測量系統融入一體，采用簡單的光路結構以實現電子式的電流互感器和電壓互感器所具有的精確測量功能。具有對光纖偏振態擾動進行自動補償的功能。其結構簡單，成本便宜，一次部分都為無源器件，可靠性好，絕緣性能好。

技術領域

本發明涉及一種光學電功率傳感器，具有電流和電壓綜合測量功能，可以得到電力系統中測量節點功率變化，特別適合于電力系統高壓大電流測試與計量應用。

背景技術

目前國內外研制的光學電流互感器和光學電壓互感器上為分離設置的裝置，其基本均由傳輸光的光路部分和信號處理部分，系統基本上采用一個磁光光纖，一個磁光塊狀玻璃和偏振保持傳輸光纖，同時需要增加集成波導相位調制器構成閉環控制系統，該系統結構使得所構成的傳感器結構復雜，整個光路成本昂貴，另外，磁光光纖和磁光塊狀玻璃容易受到外界環境影響而發生折射率的波動，仍然存在著可與傳感信號相比擬的偏振態擾動，造成測量誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可同時測量電流和電壓且共用一套光SLED光源及信號處理系統的采用光載體測量電功率的傳感器。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

本發明的采用光載體測量電功率的傳感器，包括SLED光源、電流互感器和電壓互感器，其特征在于：所述電流互感器為光纖測流傳感頭；所述SLED光源與至少一托一的光耦合器相接，該光耦合器一光路通過電流側的第一保偏環形器、第一沃拉斯特棱鏡與所述的光纖測流傳感頭相接；在第一沃拉斯特棱鏡上還接有第一光電探測器，在第一保偏環形器上還接有第二光電探測器。

所述光纖測流傳感頭由1/4波片、測流溫敏光纖和電流側反射鏡構成。

所述電壓互感器為光纖測壓傳感頭；所述光耦合器為一托二的耦合器，該光耦合器的另一光路通過電壓側的第二保偏環形器、第二沃拉斯特棱鏡與所述的光纖測壓傳感頭相接；在第二沃拉斯特棱鏡上還接有第三光電探測器，在第二保偏環形器上還接有第四光電探測器。

所述光纖測壓傳感頭由1/4波片、鍺酸鉍晶體和電壓側反射鏡構成。

所述光耦合器為一托三的耦合器，其中的再一光路通過溫補側的第三保偏環形器與光纖測溫傳感頭相接；在第三保偏環形器上還設接有第五光電探測器。

所述光纖測溫傳感頭，由溫敏光纖、石英玻璃管、涂敷在石英玻璃管外的內層和外層保護層構成，所述溫敏光纖包層外直徑為125μm，長度為1.15mm-1.35mm，其在波長為1310nm時的拍長約為10mm，在該溫敏光纖尾部的外壁和端面上鍍有鋁質的反射膜；由該溫敏光纖的尾端至其首端方向長度在0.8mm-1.0mm的溫敏光纖被固定密封在內徑為250μm-350μm的石英玻璃管中。

在所述石英玻璃管的外壁上設有兩層涂層，分別是厚度為45μm-55μm且由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成的內層和厚度為180μm－220μm且由特氟龍材料制成的外層。

本發明的采用光學原理測量電功率的方法，其步驟如下：

1)采用本發明的所述的采用光載體測量電功率的傳感器；

2)由所述采用光載體測量電功率的傳感器中的SLED光源發出的部分偏振光，經多模光纖傳至一托三的光耦合器，由該光耦合器發出三束部分偏振光；