[發(fā)明專利]一種嵌入分布式溫度傳感器的全光纖電流互感器傳感裝置及溫度補償算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910098405.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109765417A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程嵩;陳慶國;宋春輝;池明赫;王新宇;林林
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/32
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 陳潤明

一種嵌入分布式溫度傳感器的全光纖電流互感器傳感裝置及溫度補償算法，屬于光學(xué)電流傳感測量技術(shù)領(lǐng)域，提出一種抗溫度干擾的能力強、補償準(zhǔn)確、測量誤差小的全光纖電流互感器傳感裝置。本發(fā)明中，SLD光源、光纖起偏器、光電探測器均與光纖耦合器連接，光纖起偏器依次與相位調(diào)制器、保偏光纖延遲線連接，保偏光纖延遲線、1/4波片和傳感部分連接，被測導(dǎo)線穿過傳感部分，傳感部分和光電探測器均與信號處理單元連接，信號處理單元與相位調(diào)制器連接；溫度補償算法為：傳感環(huán)內(nèi)等角度分布N個溫度傳感器，每個溫度傳感器測得該點傳感光纖的溫度值，通過溫度補償角公式計算補償角度。本發(fā)明可提高全光纖電流互感器測量準(zhǔn)確度的溫度穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)電流傳感測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入分布式溫度傳感器的全光纖電流互感器傳感裝置及溫度補償算法。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級越來越高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器由于存在磁路飽和問題，動態(tài)性能不好，絕緣安全性不理想等種種弊端，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的需求。而隨著現(xiàn)代光纖技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，全光纖式電流互感器取代傳統(tǒng)的電磁式電流互感器已成為發(fā)展的必然趨勢。

全光纖電流互感器是基于Faraday磁致旋光效應(yīng)和安培環(huán)路定律的一種電流互感器，采用傳感光纖對電流進行測量，而傳感光纖對運行環(huán)境溫度的波動較為敏感，會導(dǎo)致測量準(zhǔn)確度的溫度漂移問題。為解決互感器的溫漂問題，通常采用在信號處理單元的殼體外置溫度傳感光纖，實時測得環(huán)境溫度并通過相應(yīng)算法補償溫度導(dǎo)致的的測量誤差，進而提高全光纖電流互感器準(zhǔn)確度的溫度穩(wěn)定性，但環(huán)境溫度突變或傳感部分局部受熱不均等因素會導(dǎo)致溫度傳感器的補償效果變差，降低測量準(zhǔn)確度。

環(huán)境溫度是影響全光纖電流互感器測量準(zhǔn)確度的主要因素。全光纖電流互感器的傳感頭部分受環(huán)境溫度影響較大。目前，減小環(huán)境溫度引入誤差的辦法多采用算法補償或光學(xué)器件互補償技術(shù)，但由于全光纖電流互感器受溫度影響的器件及參數(shù)較多，不能實現(xiàn)溫度誤差的完全消除。目前市場上成熟的光學(xué)溫度傳感器主要有熒光式、光纖光柵式、Raman/Brillouin散射式等幾種，但多少存在易受磁場影響、解調(diào)原理復(fù)雜，價格昂貴等問題。

綜上所述，現(xiàn)有的全光纖電流互感器對于溫度突變和局部受熱不均勻的情況存在補償不準(zhǔn)確的問題，很難能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對電流測量的要求。

因此，就需要一種抗溫度干擾的能力強、補償準(zhǔn)確、誤差小的全光纖電流互感器傳感裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的全光纖電流互感器抗外界溫度干擾的能力差、溫度傳感器與傳感部分受熱不均勻?qū)е碌臏囟妊a償不準(zhǔn)確、傳感環(huán)受熱不均勻?qū)е聹y量誤差大的缺陷，提出了一種抗干擾的能力強、補償準(zhǔn)確、誤差小的全光纖電流互感器傳感裝置。

本發(fā)明所涉及的一種嵌入分布式溫度傳感器的全光纖電流互感器傳感裝置及溫度補償算法的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所涉及的一種嵌入分布式溫度傳感器的全光纖電流互感器傳感裝置，它包括SLD光源、光纖耦合器、光纖起偏器、相位調(diào)制器、保偏光纖延遲線、1/4波片、傳感部分、被測導(dǎo)線、光電探測器和信號處理單元；所述SLD光源與光纖耦合器的第一端連接，所述光纖起偏器的一端與光纖耦合器的第二端連接，所述光電探測器的一端與光纖耦合器的第三端連接，所述光纖起偏器的另一端與相位調(diào)制器的第一端連接，所述相位調(diào)制器的第二端與保偏光纖延遲線的一端連接，所述保偏光纖延遲線的另一端與1/4波片的一端連接，所述1/4波片的另一端與傳感部分的輸入端連接，所述被測導(dǎo)線穿過傳感部分，所述傳感部分的輸出端與信號處理單元的第一輸入端連接，所述光電探測器的另一端與信號處理單元的第二輸入端連接，所述信號處理單元的輸出端與相位調(diào)制器的第三端連接；所述光纖耦合器、光纖起偏器、相位調(diào)制器、保偏光纖延遲線、1/4波片、傳感部分、光電探測器和信號處理單元構(gòu)成雙閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)。