[發明專利]全光纖電流互感器用1/4波片相位延遲自動測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201811313948.7
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109375137B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 袁志軍;靳俊杰;林海丹;錢文曉;肖冰;秘立鵬;敖明;孫友群;司磊;王利清
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院;國網吉林省電力有限公司電力科學研究院;北京航天時代光電科技有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發明公開了一種全光纖電流互感器用1/4波片相位延遲自動測試裝置及方法。其中，該裝置包括：寬譜光源，其與第一耦合器相連；第一耦合器的一支輸出尾纖通過馬赫曾德干涉參考相位臂與第二耦合器的一支輸入尾纖相熔接；第一耦合器的另一支輸出尾纖與待測1/4波片的一端以45°對軸熔接，待測1/4波片的另一端與第二耦合器的另一支輸入尾纖以45°對軸熔接；所述待測1/4波片及與其相連接的熔點均放置于溫度可調節且能保持穩定的空間內；第一耦合器輸出的兩束光在經過不同的相位延遲后進入第二耦合器，并在第二耦合器中發生干涉；發生干涉后的光經第二耦合器的兩輸出尾纖分別輸出至相應探測器中，由探測器傳送至處理器中求解出當前溫度下1/4波片的相位延遲。

技術領域

本發明屬于光纖電流互感器領域，尤其涉及一種全光纖電流互感器用1/4波片相位延遲自動測試裝置及方法。

背景技術

互感器是監測電網運行狀態的重要設備，變電站中測量、監控和保護控制依靠它來獲得測量、計量、保護所需的電流、電壓等信息。傳統電磁式互感器存在電氣絕緣薄弱、體積笨重、動態范圍小、鐵磁諧振過電壓等問題，以在大范圍內保持一定的精度和線性度。隨著數字化變電站智能電網的不斷發展推進，全光纖電流互感器憑借其區別于傳統電磁式互感器的獨特優勢，越來越受到智能化電網建設的青睞。但目前制約全光纖電流互感器進一步大規模應用的主要因素是其長期運行精度穩定性差，其中在-40～60℃溫度范圍全光纖電流互感器的精度偏差難以滿足要求，對溫度比較敏感的1/4波片作為全光纖電流互感器的關鍵組成部分，其相位延遲的準確測量將會對全光纖電流互感器的性能提升有重要影響。

在理想情況下，1/4波片的相位延遲為90°，溫度變化時，1/4波片的相位延遲角度也會發生變化，這會造成全光纖電流互感器的比例因子變化，進而影響系統的精度和穩定性。利用光纖1/4波片的溫度特性也可以實現對傳感光纖Verdet 系數的在線補償，要實現該技術，有必要對光纖1/4波片在不同溫度下的相位延遲進行測試。

目前，國內大多采用光強法用分立器件測量晶體波片的相位延遲，需要旋轉測量，但是全光纖電流互感器的1/4波片長度僅為1mm左右，很難用分離器件旋轉測量。同時對于1/4波片相位誤差的溫度特性也基本上是根據理論推倒，沒有可靠準確的測試裝置及方法，無法建立更加準確的誤差模型，從而影響到全光纖電流互感器的性能提升。

發明內容

為了解決目前光纖1/4波片相位延遲的測試還沒有實際可行的方法，無法建立與傳感光纖Verdet系數互補償的準確溫度模型的問題，本發明提出了一種全光纖電流互感器用1/4波片相位延遲自動測試裝置，其能夠自動化測試1/4波片的相位延遲。

本發明的一種全光纖電流互感器用1/4波片相位延遲自動測試裝置，包括：

寬譜光源，其與第一耦合器相連；第一耦合器的一支輸出尾纖通過馬赫曾德干涉參考相位臂與第二耦合器的一支輸入尾纖相熔接；第一耦合器的另一支輸出尾纖與待測1/4波片的一端以45°對軸熔接，待測1/4波片的另一端與第二耦合器的另一支輸入尾纖以45°對軸熔接；所述待測1/4波片及與其相連接的熔點均放置于溫度可調節且能保持穩定的空間內；

第一耦合器輸出的兩束光在經過不同的相位延遲后進入第二耦合器，并在第二耦合器中發生干涉；發生干涉后的光經第二耦合器的兩輸出尾纖分別輸出至相應探測器中，由探測器傳送至處理器中求解出當前溫度下1/4波片的相位延遲。

進一步地，待測1/4波片的相位延遲φ_1/4波片為：

其中，T_out1和T_out2分別是第二耦合器的兩個輸出端口的透射系數；E_in是寬譜光源的輸出場強；I_out1和I_out2分別是第二耦合器的兩個輸出端口光強。

進一步的，所述處理器還被配置為：