[發明專利]一種高靈敏的小型化電流檢測系統

在審

• 申請號: 202010564943.2
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111721993A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 周齊;姜淳;華衛;蔣朝開;黎紅;鄔豪;史顯河;張朋
• 申請（專利權）人: 貴州江源電力建設有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明涉及高壓輸電線路中的電流檢測技術領域，提供了一種高靈敏的小型化電流檢測系統，包括：光源，光纖電流傳感器，探測器，其中，所述光纖電流傳感器由輸入光導纖維、輸入透鏡、輸入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、輸出偏振片、輸出透鏡和輸出光導纖維組成；當測量所述待測高壓輸電導線上的電流時，所述光源發出非偏振光，輸入所述光纖電流傳感器，經過光纖傳輸至所述探測器，通過法拉第磁光效應和馬呂斯定理計算得到磁場強度B，根據畢奧?薩伐爾定理與所述磁場強度B推算得到待測導線的電流強度I。解決了現有技術中電流檢測方法存在體積大、重量重、易受激磁電流干擾，并且現有技術中電流檢測方法均同時存在有檢測靈敏度不高的問題。

技術領域

本發明涉及高壓輸電線路中的電流檢測技術領域，尤其涉及一種高靈敏的小型化電流檢測系統，利用光纖傳感技術快速檢測導線中電流，適用于高壓輸電線路電流的實時檢測。

背景技術

目前現有技術中常用的電流檢測方法有以下方法：

分流器：分流器的原理簡單，通常用在低頻率小幅值電流測量中，但當應用在高頻率大幅值的電流測量中會產生較大的誤差。

交流電流互感器：交流電流互感器的傳感原理簡單，精度較高。但是交流電流互感器僅適用于數千安培以內的交流電流測量，被測電流過大，則互感器的激磁電流不再忽略不計，因此測量誤差會增大。

直流電流互感器，直流電流互感器利用被測直流的變化導致鐵芯線圈產生感抗，從而間接改變輔助交流電路的電流來反映被測電流的大小。其缺點是體積較大、價格較高、需要外界電源的支持等。

霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器是一種常用的電流測量裝置，它采用霍爾元件作為傳感單元，通過被測電流產生的磁場的大小來實現對電流的測量，應用于大流量的測量，但該器件存在體積大、重量重的缺點。

綜上所述，現有技術中電流檢測方法存在體積大、重量重、易受激磁電流干擾的缺點，并且現有技術中電流檢測方法均同時存在有檢測靈敏度不高的情況。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種高靈敏的小型化電流檢測系統，利用光纖或波導本身能消除激磁電流影響的特點，采用帶輸入偏振片和輸出偏振片的由金薄膜包裹的磁光介質，利用包括法拉第光纖或法拉第波導在內的磁光介質的固有特性消除外來電磁干擾，達到降低成本和減小體積的目的，并且本發明在磁光材料上包裹有金薄膜，能夠大大的提高光纖電流傳感器測量的靈敏度。

本發明的上述發明目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種高靈敏的小型化電流檢測系統，包括：光源，光纖電流傳感器，探測器，其中，所述光纖電流傳感器由輸入光導纖維、輸入透鏡、輸入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、輸出偏振片、輸出透鏡和輸出光導纖維組成，所述由金薄膜包裹的磁光材料為包括由金薄膜包裹的法拉第光纖和法拉第波導在內的任意一種形式；

所述光源與所述光纖電流傳感器相連，所述光纖電流傳感器與所述探測器相連；

當測量所述待測高壓輸電導線上的電流時，所述光源發出非偏振光，輸入所述光纖電流傳感器，經過光纖傳輸至所述探測器，通過法拉第磁光效應和馬呂斯定理計算得到磁場強度B，根據畢奧-薩伐爾定理與所述磁場強度B推算得到待測導線的電流強度I；

其中，所述光纖電流傳感器，接收到所述光源發出的所述非偏振光之后，所述非偏振光作為入射光由所述輸入光導纖維導入磁敏區，由所述輸入透鏡聚焦后經過所述輸入偏振片變成線偏振光，入射到所述由金薄膜包裹的磁光材料中，所述入射光的偏振面發生偏轉；穿過所述由金薄膜包裹的磁光材料的所述入射光經過所述輸出偏振片之后，所述入射光被所述輸出透鏡聚焦到所述輸出光導纖維中；所述入射光經過所述由金薄膜包裹的磁光材料之后，所述入射光的光強由輸入強度I₀變為輸出光強I₁。