專利名稱：高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器的制作方法
技術領域：
高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器
技術領城
本實用新型屬于光電技術領域，其涉及一種全光纖反射式光學電沐傳 感器，用于以全光纖光學千涉方法測量電流，特別是測量高壓輸電線路的 電流。
背景技術：
近年來在高電壓環(huán)境中以全光纖光學方法精確測量電流的技術在電力 工業(yè)中正在被廣泛研究并將逐步進入應用。與現(xiàn)用的傳統(tǒng)技術相比較，光
學測量技術主要的優(yōu)點為
對電磁干擾不敏感；優(yōu)異的電氣絕緣性能；更大的帶寬；更高的動態(tài) 范圍；重量輕；體積??；更高的精度；安全的運行條件等；
目前其它研究中所用過的全光纖反射式光學電流互感器方案，在光源 發(fā)出光束進入探測光路的入射端，并且也就是在被反射而返回的光束離開 探測光路的出射端利用了保偏或非保偏的光纖耦合分光器，其作用是將入 射光部分耦合進入探測光路，并使返回的光部分進入光探測器。這兩個過 程導致了作為低相干光源的超輻射發(fā)光二極管所提供光強的大量摜失?，F(xiàn) 有方案中，僅僅由于光纖耦合器的應用，往返歷經(jīng)全探測光路從而可以將
所感應到的有用信號帶回到光電探測器的光強只剩下光源所提供光強的四 分之一以下。
在全光纖反射式光學電流傳感器中，寬帶，大功率，高穩(wěn)定性光源的 使用是必不可少的降低前向行進光與背向瑞利散射之間和光束兩個正交 偏振傳播模之間交叉耦合形成的相干擾動；保證光學電流傳感器泉統(tǒng)整體 具有足夠高的靈敏度和精度；波長和光強的長期穩(wěn)定；這幾個對總體性能 起關鍵作用的因素都相當大地依賴于光源本身。因此對于全光纖反射式光 學電流傳感器光源的要求是相當苛刻的，其結果是滿足這些條件的光源價
格昂貴，結構復雜.而且較難購得。
實際的高壓輸電線路絕大多數(shù)都是三相的，每一相中的電流都需要獨 立的測量，即每相都需要裝備此類光源的一組光學電流傳感器。顯然，如 果采用目前研究中所用的全光纖反射式光學電流互感器方案，由于上述光 源所提供光強的大量損失，就只能每組裝備一個光源，這將極大的增加造 價，并且會相當大的降低系統(tǒng)的整體可靠性.為降低成本并增大全系統(tǒng)的 整體可靠性，所有各相的光學電流傳感器共用一組光源是自然而合理的。 這就進一步要求充分利用上述光源所提供的光強。
為降低成本并增大全系統(tǒng)的整體可靠性，所涉及光學電流傳感器和光 學電壓傳感器共用一組光源同樣是合理而實際的選擇。這同樣要求充分利 用上述光源所提供的光強。
本實用新型在完全達到現(xiàn)有方案中全光纖反射式光學電流互感器所有 性能的前提下對其光路組成結構作出改變，使按照本實用新型構造的新型 全光纖反射式光學電流互感器能夠顯著地提高其光源的利用效益，克服了 現(xiàn)有方案中的缺點，從而降低全光纖反射式光學電流傳感器建造成本并增 大全系統(tǒng)的整體可靠性。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種全光纖反射式干涉儀型光學電流傳感器。
為了實現(xiàn)本實用新型的目的，提供了一種全光纖反射式干涉儀型光學 電流傳感器，用于以全光纖光學干涉方法測量大電流。 一種用全光纖光學 干涉方法測量高壓輸電線路中電流的高光強效益型全光纖反射式光學電流
互感器，其包括 光電單元； 光纖傳輸線單元； 光纖電流傳感單元；
所述光電單元，光纖傳輸線單元和光纖電流傳感單元依次相i光連接 構成高:光強效益型全光纖反射式光學電流互感器；
其中所述光電單元提供適用于檢測的光束，光纖傳輸線單元將上述光
太從 t電單元正向傳輸?shù)教幱诟唠妷簠^(qū)域中的光纖電流傳感單元，光纖電 流傳感單元利用上迖光束傳感由其光纖所封閉環(huán)繞栽流導體中的待測電 流，并且使此光東返E再反向經(jīng)過光纖傳輸線單元進入所述光電單元，所
述光電單元檢出所述光束中的待測電流信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出；所 述光電單元還包括一個保偏光學環(huán)形器，所述檢測光束正向、反向傳播路 徑中都經(jīng)過該保偏光學環(huán)形器。
光電單元然后把反向通過光纖傳輸線單元返回后栽有所感應到待測電 流信號的光束檢測出來，并轉(zhuǎn)化為電信號輸出到信號數(shù)據(jù)處理器，經(jīng)過分 析計算而得到待測電流值。
上迷光電單元包括輸出線偏振光的寬帶光源、保偏光學環(huán)形器、光纖 偏振器、保偏光纖消偏器、光學雙折射相位調(diào)制器、信號發(fā)生器、光電檢 測器以及信號數(shù)據(jù)處理器。
上述光電單元在檢測光束正向、反向傳播路徑中都利用同一個保偏光 學環(huán)形器，以顯著地提高其寬帶光源的使用效益。
由寬帶光源發(fā)出的線偏振光束正向經(jīng)過保偏光學環(huán)形器傳輸?shù)焦饫w偏 振器，從其中出射的線偏振光經(jīng)保偏光纖45度熔接處后被等分為兩個相等 的正交線偏振光進入保偏光纖消偏器，用以抑制上述傳播在同一保偏光纖 里的兩個正交偏振光之間在行進途中寄生的交叉偏振耦合，隨后分別傳播 進入光學雙折射相位調(diào)制器；依照信號發(fā)生器給出的調(diào)制信號上述光學雙 折射相位調(diào)制器對兩個正交線偏振光進行同步調(diào)制，隨后經(jīng)由保偏光纖延 遲線傳榆給光纖電流傳感單元；通過光纖電流傳感單元經(jīng)反射返回的栽有 待測電流信號的光束在光纖偏振器產(chǎn)生干涉，此干涉光反向通過保偏光學 環(huán)形器后傳輸?shù)焦怆姍z測器，在其中轉(zhuǎn)化為電信號輸出后再經(jīng)過信號數(shù)據(jù) 處理而得到待測電流值。
上述光電單元必要時還可以加上由反饋控制電路，光學雙折射相位調(diào) 制器而形成的閉環(huán)相位調(diào)制部分，以提高系統(tǒng)的信噪比和穩(wěn)定性.
光纖傳輸線單元的構成為保偏光纖光纜；內(nèi)置保偏光纖段；高電壓 絕緣結構，前兩部分合起來在光路中形成保偏光纖延遲線。
保偏光纖光纜將上述光電單元輸出的光束從其所在的測控室傳輸?shù)礁?電壓絕緣結構所在處；內(nèi)置保偏光纖段位于高電壓絕緣結構內(nèi)部，將上述
光束認f氐電壓端傳輸?shù)轿挥诟唠妷簠^(qū)域中的光纖電流傳感單元所:述內(nèi)置
保偏光纖段由幾段不同強度的結構和材料形成的光纜所包裝保護的光纖相 互連接構成，使探測用的偏振光束在其中傳播時既不受各種外應力的擾動， 又能夠滿足高電壓絕緣的要求。高電壓絕緣結構使上述光電單元輸出的光 束得以由內(nèi)置于其中的保偏光纖段傳輸?shù)焦饫w電流傳感單元，同時為處于 高電壓區(qū)域中的光纖電流傳感單元提供良好的絕緣。
光纖電流傳感單元處于高電壓環(huán)境區(qū)域中，由光學部分和封裝結構組
成，其光學部分由下列光學部件連接組成光學四分之一波片，它可以是 全光纖構成的，也可以用微光學器件構成；基于法拉第磁光效應來感生待 測電流所生成磁場的傳感光纖團；在此光纖圍端面的反射鏡，通常由光纖 端面反射鍍膜形成；將分別位于傳感光纖團兩端的光學四分之一波片和傳 感光纖圍另一端面的反射鏡盡量接近放置，從而使傳感光纖襴封附地環(huán)繞 高壓電流母線導體至少一匝或整數(shù)匝以便感生且僅感生待測電流所生成磁 場；其中，光學四分之一波片用于將保偏光纖延遲線傳輸?shù)膬蓚€正交線性
偏振光轉(zhuǎn)換為兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏振光，這兩個圓偏振光通鴻傳感光 纖圉后在反射鏡上被全反射，并相互交換旋轉(zhuǎn)方向，然后沿著傳感光纖團 反向傳播返回。當反向通過光學四分之一波片時，相互交換旋轉(zhuǎn)方向后的
但對換其線:振軸向。 '° 一 "其封裝結構用于支撐安放光學部分；構成待測電流通過的導體；防
止和減低外界各種擾動對這些光學部件的干擾。
從安培定律可以得到沿環(huán)繞栽電流導體的任意封閉回路對磁場所作
積分值僅由此封閉回路之中穿過的電流值決定
所以由傳感光纖圉和位于傳感光纖圉兩端的光學四分之一波片和反射 鏡構成的任意回i^封閉地環(huán)繞高壓電流母線導體至少一匪或整數(shù)嘆就可以 通過感生僅由此栽電流導體中待測電流所生成磁場而確定此待測電流值， 而不受任何傳感光纖團外栽電流導體所產(chǎn)生磁場及其它外界雜散磁場的千
擾影響。
由于傳感光纖圏封閉地環(huán)繞高壓栽流母線導體至少一匝或整^L匝而感
生待測電流所生成磁場，傳感光纖圈的直徑尺寸，幾何形狀，栽流導體相 對于傳感光纖圈的取向和位置，都不影響所測到的待測電流值。
高壓栽流母線導體中的電流產(chǎn)生的磁場因法拉第磁光玟應而使上述兩 個旋轉(zhuǎn)方向相反的相繼正、反向傳播圓偏振光相互之間產(chǎn)生一個與待測電
流成正比的位相差
并在光纖偏振器產(chǎn)生千涉，故落在光探測器上的干涉光強為:
如果利用相關法解調(diào)，則當此位相差足夠小時，它與光探測器輪出電 信號解調(diào)后的一階諧波分量成正比
由于上式中各量中，V及N皆為已知的，J,(O是其中相應的宗:量為(|> m的一階貝塞爾函數(shù)。其中的小(tH^cos(①mt)為光學雙折射相位調(diào)制器的調(diào)
制信號，是已知量，J，(令m)則為已知，故可以從上式求得待測電流值I的值。
所以待測電流值可以從信號數(shù)據(jù)處理器給出的對應于一階諧波分量的
電壓信號V,讀出。
依據(jù)上述被光探測器轉(zhuǎn)換為電信號的干涉光強表達式為基礎，可以利 用多種不同的信號解調(diào)方式求出其中所包含的高壓栽流母線導體中;的待測 電流值I,
圖1為具有開環(huán)相位調(diào)制型結構的高光強效益型全光纖反射式光 學電流互感器示意圖
圖2保偏光學環(huán)形器運行示意圖
圖3為具有閉環(huán)相位調(diào)制型結構的高光強效益型全光纖反射式光
學電流互感器示意圖
圖4高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器整體結構示意圖 標號說明
l.超輻射發(fā)光二極管寬帶光源
^樣)(備)

2. 保偏光學環(huán)形器
3. 在線光纖偏振器
4. 保偏光纖偏振軸45度熔接
5. 光學雙折射相位調(diào)制器
6. 保偏光纖延遲線(光纖傳輸線)
7. 保偏光纖偏振軸45度熔接
8. 光纖四分之一波片
9. 傳感光纖團10.反射鏡11.承栽待測電流的導體12.光探測器13.調(diào)制信號發(fā)生器14.信號數(shù)據(jù)處理器15.保偏光纖消偏器16.反饋控制電路17.光電單元18.絕緣柱體底座19.內(nèi)置保偏光纖段20.絕緣柱體21.封裝結構
門1:保偏光學環(huán)形器輸入輸出口，光源發(fā)出的光束從門l入射進入保
偏光學環(huán)形器；
門2:保偏光學環(huán)形器輸入輸出口 ，光源發(fā)出的光束從門2由保偏光學 環(huán)形器出射，并進入本圖中的光纖起偏器3以及后繼探測光路；
門3:保偏光學環(huán)形器輸入輸出C從探測光路終端經(jīng)反射后返回的光 束由門2反向進入保偏光環(huán)形器，從門3出射后落到光探測器上。
具體實施方式
以下結合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步的詳，說明 參見困1，本實用新型所述的千涉儀型全光纖反射式光學電流互感器由
先電單元，光纖傳輸線單元，.和光纖電流感應單元連接構成；其中，光電 單元提供適用于檢測的光束.光纖傳輸線單元將此光束傳輸?shù)焦饫w電流傳 感單元，光纖電流傳感單元檢測由其光纖所環(huán)繞栽流導體中的待測電流， 然后光電單元把所感應到待測電流信號的光束檢測出來，并經(jīng)過信號數(shù)據(jù) 處理器分析處理而得到待測電流值。
光電單元至少由光源l，保偏光學環(huán)形器2，在線光纖偏振器3，保偏 光纖消偏器15，光學雙折射相位調(diào)制器5，調(diào)制信號發(fā)生器13，光探測器 12連接構成.參見圖1及圖2，超輻射發(fā)光二極管寬帶光源輸出的線偏振 光經(jīng)由門1進入保偏光學環(huán)形器2，然后從其門2出射并正向傳輸給在線光 纖偏振器3。在此過程中，在現(xiàn)有技術里光源l輸出的線偏振光通過其中所 使用的光纖輛合器時50%的光強被分掉，也就是損失50%的光強。然而在 本實用新型中，光源輸出的線偏振光由門1進入保偏光學環(huán)形器2然后從 其門2出射的過程不存在被分掉而損失的光強。在由門1進入保偏光學環(huán) 形器2隨后從門2出射的線偏振光中，除了入射、出射光的偏振方向相對 轉(zhuǎn)動了 90度，表征此光束光學狀態(tài)的其它參量以及作為探測光束的功能都 沒有改變。被光路終端反射鏡IO反射而返回的光束將反向通過在線光纖偏 振器3而成為線偏振光，從保偏光學環(huán)形器2的門2入射，隨后從其門3 出射。除了入射、出射光的偏振方向相對轉(zhuǎn)動了卯度，表征此光束光學狀 態(tài)的其它參量以及作為探測光束的功能都沒有改變，并且不存在因使用光 纖耦合器時被分掉而大量損失的光強。
4處被等分為兩個正交的線偏振光，并分別沿保偏光纖的偏振軸x軸和y軸 傳輸?shù)焦鈱W雙折射相位調(diào)制器5。用保偏光纖制成的保偏光纖消偏器15被 置放于保偏光纖偏振軸45度熔接4與光學雙折射相位調(diào)制器5之間，用于 抑制上述傳播在同一保偏光纖里的兩個正交偏振光之間在行進途中寄生的 交叉偏振耦合。光學雙折射相位調(diào)制器5在來自調(diào)制信號發(fā)生器13的調(diào)制 信號控制下，利用光纖的雙折射性質(zhì)對上述兩個正交線偏振光進行同步調(diào) 制。調(diào)制信號的振蕩頻率為f=l/2T，其中T為上述兩個正交線偏振光往返通 過保偏光纖延遲線6和傳感光纖圏9所用的時間。被調(diào)制過的上述兩個正 交線偏振光經(jīng)保偏光纖延遲線6傳播到光纖電流傳感單元.從光纖電流傳 感單元返回的栽有所感應到待測電流信號的光束反向傳輸?shù)皆诰€光纖偏振
器3并產(chǎn)生千涉，該千涉光束反向經(jīng)過保鳴光學環(huán)形器2傳輸給光探測器 12，在其中轉(zhuǎn)化為電信號輸出到信號數(shù)據(jù)處理器14后，經(jīng)過分忻處理而得 到待測電流值。光纖電流傳感單元處在全光纖反射式光學電流互感器的高電壓環(huán)境 區(qū)，由光學四分之一沐片8，傳感光纖團9，位于傳感光纖團9端面的反射 鏡10，以及未標畫出的封裝結構所組成。光學四分之一波片8，它可以是 用全光纖制成，也可以用微光學器件構成，用光纖制成的光學四分之一波 片8具有更大的帶寬，能更好地與前后光纖連接，穩(wěn)定性較好。傳感光纖團9由其光纖環(huán)繞高壓栽流母線導體11若干圍，所用的光纖 可以是普通低雙折射光纖，也可以是超低雙折射光纖或圓保偏光纖。光學 四分之一波片8將出自光纖傳輸線單元的線偏振光轉(zhuǎn)換為圃偏振光，例如， 將x軸的線偏振光轉(zhuǎn)換為右旋圓偏振光而將y軸的線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋圓 偏振光。由于這兩個圓偏振光通過傳感光纖團后在反射鏡上被全反射時會 相互交換旋轉(zhuǎn)方向，然后再沿著傳感光纖團反向傳播返回，所以當這兩個 圓偏振光沿著傳感光纖團9先是正向，隨后因反射而成為反向傳播時，傳 感光纖圍9所環(huán)繞高壓栽流母線導體11中的電流產(chǎn)生的磁場因法拉第磁光 效應而使這兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏振光相互之間產(chǎn)生一個位相差，其數(shù) 值大小滿足下式其中V是維爾德(Verdet)常數(shù)，N為傳感光纖團9環(huán)繞裁流母線11的 匝數(shù)，I為高壓栽流母線導體ll中的待測電流，反向傳播的兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圃偏振光再經(jīng)過光學四分之一波片8 而被轉(zhuǎn)換為兩個正交線偏振光，并交換光的偏振軸向。當反向傳播到達在 線光纖偏振器3時產(chǎn)生干涉.由在線光纖偏振器3輸出的干涉光反向經(jīng)過 保偏光學環(huán)形器2后傳輸?shù)焦馓綔y器12，光探測器12所接受的此干涉光的 光強為其中，Id為光探測器12所接受的光強，Is為光源l發(fā)出的光強，k為整 個光路的損耗，A<|>=4VNI<j)(t)=(i)mcosi():11t) (3)"為光學雙護射相位調(diào)制器5的調(diào)制信號。因it'匕，高壓栽流母線導體U中的待測電流值I可以從(2)中得出。此千涉光的光強隨后被光探測器12轉(zhuǎn)換為電信號并輸出到信號數(shù)據(jù)處 理器14。以被光探測器12轉(zhuǎn)換為電信號的干涉光的光強表達式(2)為基礎， 可以利用多種不同的信號解調(diào)方式求出其中所包含的高壓栽流母線導體11 中的待測電流值I。當利用相關法解調(diào)基于(2)式得到的信號時，本實施例的信號數(shù)椐處 理器14將光探測器12輸出的電信號解調(diào)后，則當此位相差足夠小時，可 以利用其一階諧波分量得出正比于高壓栽流母線導體11中的待測電流值I 的電壓信號^cc魂)(碰) (4)其中，V,是信號數(shù)據(jù)處理器14給出的對應于一階諧波分量的電壓信號， J,Ol)m)是其中相應的宗量為小m的一階貝塞爾函數(shù)。由于調(diào)制信號(3)是已知量，J!(命m)則為已知，故可以從(4)式得到待測電流值I的值.為去除光源1功率波動對待測電流值I造成的影響，可以利用信號數(shù)據(jù)處理器14同時測出的對應于一階和二階諧波分量的電壓信號V,(WnO與 V2(2 m)，并利用對應的J,(小m)， J2((|>m)，得到不受光源輸出光強波動影響的待測電流值I的值1f5、本實用新型可以用于對交流電流的測量，也可以應用于對直流電流的 測量。圖4給出本實用新型所述的全光纖反射式光學電流傳感器各個單元分 布設置的示意圖.光電單元17全部置放于測控室內(nèi)部，由處于室外的光纖 傳輸線單元中的保偏光纖光纜6將上述光電單元輸出的光束傳輸?shù)礁邏航^ 緣柱體結構底座18，再由內(nèi)置保偏光纖段19經(jīng)由高壓i^柱體20結構內(nèi) 部傳輸?shù)焦饫w電流感應單元中的光學四分之一波片8，隨后進入環(huán)繞栽流導 體ll的傳感光纖圏9和反射鏡10。處于高電壓環(huán)境中的所有光學部分都置
休U的傳感光汁圓9和反射鏡iO。處于高電莊環(huán)境-中的所有光學部分都置放于封裝結構:i之中，聶后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型，而并非限制本 實用新型；因此盡管本說明書參照上述的各個實施例時，對本實用新型已 進行了詳細地說明，但是本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本 實用新型進行修改或者等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和范圍 的技術方案及其改進，均應涵蓋在本實用新型的范圍當中。
權利要求1.一種用全光纖光學干涉方法測量高壓輸電線路中電流的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器，其特征在于，包括光電單元；光纖傳輸線單元；光纖電流傳感單元；所述光電單元，光纖傳輸線單元和光纖電流傳感單元依次相互光連接構成高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器；其中所述光電單元提供適用于檢測的光束，光纖傳輸線單元將上述光束從光電單元正向傳輸?shù)教幱诟唠妷簠^(qū)域中的光纖電流傳感單元，光纖電流傳感單元利用上述光束傳感由其光纖所封閉環(huán)繞的載流導體中的待測電流，并且使此光束返回再反向經(jīng)過光纖傳輸線單元進入所述光電單元，所述光電單元檢出所述光束中的待測電流信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出；所述光電單元還包括一個保偏光學環(huán)形器，所述檢測光束正向、反向傳播路徑中都經(jīng)過該保偏光學環(huán)形器。
2.根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器， 其特征在于所述光電單元包括依次光連接的輸出線偏振光的寬帶光源， 保偏光學環(huán)形器、光纖偏振器、保偏光纖消偏器、光學雙折射相位調(diào)制器、 調(diào)制信號發(fā)生器、光探測器以及信號數(shù)據(jù)處理器。
3.根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器， 其特征在于所述發(fā)出線偏振光的寬帶光源和光纖偏振器之間以及光纖偏 振器與光探測器之間設有保偏光學環(huán)形器；由寬帶光源發(fā)出的線偏振光束 正向從保偏光學環(huán)形器門1輸入其中再由其門2輸出到光纖偏振器；而通 過光纖傳輸線單元及光纖電流傳感單元經(jīng)反射返回的載有待測電流信號的 光束通過門2反向進入保偏光學環(huán)形器后從其門3輸出而傳輸?shù)焦馓綔y器。
4.根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器， 其特征在于所述光電單元可以包括由光學雙折射相位調(diào)制器，調(diào)制信號 發(fā)生器，光探測器以及信號數(shù)據(jù)處理器構成的開環(huán)光學相位調(diào)制結構；也 可以包括由反饋控制電路，光學雙折射相位調(diào)制器，調(diào)制信號發(fā)生器，光探測器以及信號數(shù)據(jù)處理器而形成的閉環(huán)光學相位調(diào)制結構。
5. 根據(jù)權利要求2所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器 中的光電單元，其特征在于所述光學雙折射相位調(diào)制器可以用電光晶體 與光纖以及相應的光耦合器件等結合形成的集成光學器件構成。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互 感器，其特征在于所述信號數(shù)據(jù)處理單元為將通過光纖電流傳感單元經(jīng) 反射返回的載有待測電流信號并傳輸?shù)焦馓綔y器的干涉光光強轉(zhuǎn)化為電信號并處理輸出的信號數(shù)據(jù)處理單元；其中，V是維爾德常數(shù)，N為傳感光纖圏環(huán)繞栽流母線的匝數(shù)，Id為光 探測器所接受的光強，Is為光源發(fā)出的光強，k為整個光路的損耗，其中的 <|)(t)= (j)mCOS((Dmt)為光學雙折射相位調(diào)制器的調(diào)制信號；式中I作為高壓載流母線導體中的待測電流可利用上式通過各種信號 解調(diào)方法分析處理而得出；式中I作為載流母線導體中的待測電流可以是直流電流，也可以是交流 電流。
7.根據(jù)權利要求2或4所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互 感器，其特征在于利用相關法解調(diào)，在待測電流導致的位相差足夠小時， 所述信號數(shù)據(jù)處理器為依據(jù)下式將來自光探測器的電信號解調(diào)并利用其一階諧波分量得出正比于載流 母線導體中待測電流值I的電壓值的信號數(shù)據(jù)處理器；其中，V,是信號數(shù)據(jù)處理器給出的對應于一階諧波分量的電壓信號，J, (化)是其中相應的宗量為(l)m的一階貝塞爾函數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感器， 其特征在于所述光纖傳輸線單元包括保偏光纖光纜；內(nèi)置保偏光纖段； 高電壓絕緣結構，前兩部分合起來在光路中形成保偏光纖延遲線；保偏光纖光纜將上述光電單元輸出的光束從其所在的測控室傳輸?shù)礁唠妷航^緣結 構所在處；位于高電壓絕緣結構內(nèi)部的內(nèi)置保偏光纖段將上述光束從低電fW,(A,)(疆) 壓端傳輸?shù)轿挥诟唠妷簠^(qū)域中的光纖電流傳感單元；所迷內(nèi)置保偏光纖跌 由幾段不同強度的結構和材料形成的光纜所包裝保護的光纖相互連接構 成。
9. 根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感 器，其特征在于所述光纖電流傳感單元處于高電壓環(huán)境區(qū)域中，其包括 光學部分和封裝結構，所述光學部分由下列光學部件光連接組成光學四 分之一波片，它可以是全光纖構成的，也可以用微光學器件構成；用以感 生待測電流所生成磁場的傳感光纖圏和在此傳感光纖圈端面的反射鏡；分 別位于傳感光纖圏兩端的光學.四分之一 波片和傳感光纖圏另一端面的反射 鏡應該盡量接近地放置，從而使傳感光纖圈封閉地環(huán)繞高電壓載流母線導 體至少一匝或整數(shù)匝；其封裝結構用于支撐安放光學部件。
10. 根據(jù)權利要求1所述的高光強效益型全光纖反射式光學電流互感 器，其特征在于所述全光纖反射式光學電流傳感器各個單元分布設置為 光電單元全部置放于測控室內(nèi)部，由處于室外的光纖傳輸線單元中的保偏 光纖光纜將上述光電單元輸出的光束傳輸?shù)礁邏航^緣柱體給構底座，再由 內(nèi)置保偏光纖段經(jīng)由高壓絕緣柱體結構內(nèi)部傳輸?shù)焦饫w電流感應單元中的 光學四分之一波片，隨后進入環(huán)繞載流導體的傳感光纖圈和反射鏡，被反射后沿著傳感光纖圈反向傳播；處于高電壓環(huán)境中的所有光學部分都置放 于封裝結構之中。
專利摘要本實用新型給出一種用全光纖光學干涉方法測量高壓輸電線路中電流的高光強效益型全光纖反射式光學電流傳感器和方法，可以在有雜散電磁場，溫度及振動等干擾因素的高電壓環(huán)境中精確地測量電流。由產(chǎn)生探測光束，并且將返回的所感應到的待測電流信號檢測并處理輸出的光電單元，將此光束傳輸?shù)焦饫w傳輸線單元和位于高電壓區(qū)域中感應待測電流的光纖傳感單元相連接構成。在光電單元中使用保偏光學環(huán)形器提高了寬帶光源的效益。高壓載流母線導體中的電流產(chǎn)生的磁場因法拉第磁光效應而使作為探測光束的兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏振光相互之間產(chǎn)生一個與待測電流成正比的位相差，對由此位相差決定的干涉光強作分析處理就可以得到待測電流值。
文檔編號G01R15/24GK201047858SQ20072015363
公開日2008年4月16日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權日2007年5月23日
發(fā)明者灣世偉 申請人:灣世偉