[实用新型]一种自聚焦型光学电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自聚焦型光学电流互感器，涉及光学电流互感器技术领域。

背景技术

高压电流互感器是电力系统将电网中的高压大电流信号转变为低压小电流信号，从而为系统的计量、监控、继电保护等提供统一、规范的电流信号的装置。光学电流互感器(Optical Current Transducer，简称OCT)是一种集光纤传感技术、光电技术、非线性光学及先进的信号处理技术等多个学科的理论和应用于一体的新型高压电流互感器。与传统的高压大电流互感器相比，光学电流互感器具有绝缘性能优良、无磁饱和、动态测量范围大、测量精度高、抗电磁干扰能力强等优点。

光学玻璃型OCT采用具有较高费尔德(Verdet)常数的整块光学玻璃制作传感头。由于光束要在传感头内形成围绕载流导体的闭合光路，因此在此过程中不可避免地要采用全反射结构使光线发生偏折。由于入射线偏振光经过全反射，其电矢量的分量之间产生了相位差，从而使入射的线偏振光变为椭圆偏振光，降低了测量灵敏度，并严重影响测量精度。研究表明：若将总反射相移控制在0.24rad(约为14°)以内，则传感头的灵敏度将不低于理想模型的灵敏度理论预期值的90％。同时系统的抗干扰能力和稳定性的提高都要靠减小反射相移来实现。由此看出，减小反射相移对提高系统的灵敏度、抗干扰能力和稳定性具有重要意义。因此，如何减小由反射导致的相位差，已成为此类OCT设计中亟待解决的关键问题。

Sato等人(Method and apparatus for optically measuring a current.European PatentApplication，No：831022.10.B，Publication No：0088 419A1，1983)首先提出并设计了双正交反射式方形玻璃OCT传感头。它的原理是在光路中的每个全反射点处用两次正交全反射代替原来的一次全反射，这样可使第二次反射光的分量分别与第一次反射光的两个正交分量互相正交，从而使两次反射产生的相移互相抵消；但其存在的问题是光路在与载流导体平行面上的投影不闭合，致使系统抗干扰能力受到影响。同时，由于加工精度的限制和应用时光束的实际入射角有可能偏离原定入射角，使得两次全反射光束不能完全正交，因而反射相移不能完全被消除，并且会随着实际应用中引入的各方面的误差的增大而增大。

李红斌(《光学电流传感器传感头的研究》，光学学报，1997，26(7)：946～949)将双正交反射方案中光束在最后一个反射点向上的反射改为向下反射，使光路实现基本闭合，可提高系统抗外电磁场干扰的能力。但由于在实现光路折返时并没有采取使线偏振光两个正交分量之间方向互换的措施，即便是严格按原光路返回，也不能抵消或降低反射相移等互易性因素的影响。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种自聚焦型光学电流互感器，利用梯度折射率型玻璃的自聚焦原理制作传感头，可以通过避免在光学玻璃型电流互感器传感头中引入反射结构的方式来完全消除反射相移，从而提高系统的灵敏度、抗干扰能力和稳定性。

技术方案