[發(fā)明專利]一種分布式高壓輸電線路的電流檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010564941.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111751596A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周齊;姜淳;華衛(wèi);蔣朝開;黎紅;鄔豪;史顯河;張朋
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州江源電力建設(shè)有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種分布式高壓輸電線路的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：寬帶光源，分波器，與多條待測導(dǎo)線數(shù)量相同的多個法拉第電流傳感器，至少一個探測器，解調(diào)器和數(shù)據(jù)分析顯示終端，其中每一個所述法拉第電流傳感器分別設(shè)置于每一條待測導(dǎo)線上，用于同時針對于多條待測導(dǎo)線進行測量；

所述寬帶光源與所述分波器通過光纖連接，所述分波器通過光纖同時與多個所述法拉第電流傳感器連接，每一個所述法拉第電流傳感器分別和與之對應(yīng)的所述探測器連接，所述探測器通過光纖連接到所述解調(diào)器，所述解調(diào)器進一步連接有所述數(shù)據(jù)分析顯示終端；

當(dāng)同時測量多條所述待測導(dǎo)線上的電流時，所述寬帶光源發(fā)出檢測光，通過所述分波器后形成與所述待測導(dǎo)線數(shù)量相同的多個不同波長的所述檢測光，多個不同波長的所述檢測光分別傳輸?shù)皆O(shè)置于多條所述待測導(dǎo)線上的所述法拉第電流傳感器，多個不同波長的所述檢測光都經(jīng)過對應(yīng)的所述法拉第電流傳感器，經(jīng)過光纖傳輸至與每一個所述法拉第電流傳感器相對應(yīng)的所述探測器，所述探測器將光信號轉(zhuǎn)化成電信號，輸入所述解調(diào)器，通過法拉第磁光效應(yīng)和馬呂斯定理計算得到磁場強度B，根據(jù)畢奧-薩伐爾定理與所述磁場強度B推算得到所述多條待測導(dǎo)線的電流強度I，并通過所述數(shù)據(jù)分析顯示終端展示出來；

所述法拉第電流傳感器，具體包括：光纖、透鏡、偏振片和磁光介質(zhì)；其中，所述光纖包括輸入光纖和輸出光纖，所述透鏡包括凸平透鏡和平凸透鏡，所述偏振片包括所述輸入偏振片和所述輸出偏振片，所述磁光介質(zhì)包括磁光光纖和磁光波導(dǎo)在內(nèi)的任意一種形式；所述寬帶光源經(jīng)所述分波器后形成的多個不同波長的所述檢測光作為入射光經(jīng)過所述輸入光纖導(dǎo)入磁敏區(qū)，由所述凸平透鏡聚焦后經(jīng)過所述輸入偏振片變成線偏振光，入射到所述磁光介質(zhì)中，所述入射光的偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)；穿過所述磁光介質(zhì)的光線經(jīng)過與所述輸出偏振片之后，光線被聚焦到所述輸出光纖中；所述入射光經(jīng)過所述法拉第電流傳感器后，所述入射光的光強由輸入強度I₀變?yōu)檩敵龉鈴奍₁。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式高壓輸電線路的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

當(dāng)所述探測器為多個時，為每一個所述法拉第電流傳感器，配置一個相適配的所述探測器，每一個所述法拉第電流傳感器中輸出的光信號，均通過與之適配的所述探測器，將光信號轉(zhuǎn)化成電信號；

當(dāng)所述探測器為一個時，在所述法拉第電流傳感器與所述探測器之間設(shè)置合波器，每一個所述法拉第電流傳感器中輸出的光信號通過所述合波器進行和并，進而通過所述合波器將合并后的光信號輸入所述探測器中，將光信號轉(zhuǎn)化成電信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式高壓輸電線路的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，通過法拉第磁光效應(yīng)和馬呂斯定理計算得到磁場強度B，根據(jù)畢奧-薩伐爾定理與所述磁場強度B推算得到所述待測導(dǎo)線的所述電流強度I，具體為：

根據(jù)法拉第磁光效應(yīng)，當(dāng)線偏振光在介質(zhì)中傳播時，在平行于光的傳播方向上具有高壓導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場，則光的偏振面將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度θ_F與磁感應(yīng)強度B和光穿越法拉第介質(zhì)的長度d的乘積成正比：

θ_F＝VBd (1)

其中，比例系數(shù)V稱為韋爾代常數(shù)，與介質(zhì)性質(zhì)及光波頻率有關(guān)；

偏轉(zhuǎn)角度θ_F根據(jù)帶偏振片的所述法拉第電流傳感器所產(chǎn)生的受到磁場作用的光強I₁和最大光強I₀對比得到，根據(jù)馬呂斯定理可知：

I₁=I₀·sin²θ_F (2)

由畢奧-薩伐爾定理可知，對于無限長直導(dǎo)線，在距離導(dǎo)線的垂直距離r處，垂直于導(dǎo)線的磁場強度為：

其中，μ₀為真空中的磁導(dǎo)率，4π×10^-7H/m；r為被測點距離所述待測導(dǎo)線軸心的距離，單位m；I為被測電流的大小，單位A。

通過公式(2)推算得到θ_F，代入公式(1)中計算得到所述磁場B，再通過公式(3)計算得到所述電流強度I。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式高壓輸電線路的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入偏振片與所述輸出偏振片互相垂直。