[发明专利]排除光学电流互感器中线性双折射影响的三态偏振检测法

说明书

(一)技术领域

发明所涉及的是光学电流互感器中的一种数据检测与处理方法，具体地说是在法拉第磁光效应的光学电流互感器中排除线性双折射影响的数据检测与处理方法。

(二)背景技术

当前电力系统的工作电压日益增高，对高精度、大量程、安全可靠的新型电流互感器的需求日趋强烈，新型电流互感器巨大潜在市场正在形成。光学电流互感器(Optical Current Transformer：OCT)是高压大电流测量领域中的新技术，对于电力计量与保护具有重要的意义。OCT所表现出的无爆炸、无磁饱和、无滞后、体小质轻等优点，得到了许多研究者的认可和关注。虽然有关OCT的研究已经取得了许多可喜的成果，但由于线性双折射等关键技术障碍仍没得到彻底解决，行业准入的实用化OCT系统尚不多见。

OCT利用法拉第磁光效应，通过检测输出光偏振面的旋转角度测量未知电流。常用的信号处理方案为差除和检测方案，这可以克服光源强度起伏的影响和系统的直流漂移。OCT中线性双折射对系统输出的影响仍是OCT实用化的关键技术障碍。差除和检测结果使多数OCT系统输出受线性双折射影响没有改善，其根本原因是OCT方案中待测电流引起的法拉第效应与线性双折射在琼斯矩阵中纠缠在一起，差除和检测方案无法区分。

块状玻璃OCT的差除和检测方案光路如图1所示，以块状玻璃OCT为例，光源发出的光E_in(一般是与水平方向成45°起偏的线偏振光)射入块状玻璃头，经过三次反射，分经四个传感臂，绕头一圈后经过偏振分束器PBS，输出光E_out形成的相互垂直的两个分量(P、S分量)分别表示为：[E_out]₀、[E_out]₁。光电转换后进行差除和运算，得到系统输出$U_{\mathrm{out}}=\frac{{\left|{\left[E_{\mathrm{out}}\right]}_1\right|}^2-{\left|{\left[E_{\mathrm{out}}\right]}_0\right|}^2}{{\left|{\left[E_{\mathrm{out}}\right]}_1\right|}^2+{\left|{\left[E_{\mathrm{out}}\right]}_1\right|}^2}=2\mathrm{VI},$式中V为菲尔德常数，I为待测电流。这就是传统的差除和检测方案。