[实用新型]一种用于直流高压输电的光纤直流电流比较仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流电流比较仪，特别是一种用于直流高压输电的光纤直流电流比较仪，属于直流电流互感器技术领域。

背景技术

目前，500kV及以上直流高压输电线路使用的直流电流互感器主要有磁饱和型和电流比较仪型。磁饱和型使用两台饱和电抗器按串联或并联方式连接，用外部交流电压源驱动，电路中的整流元件保证二次负荷的电流只能有一个方向，驱动电压的正负半波使电抗器在磁饱和和低磁通两种状态下转换，其中低磁通状态时流过电抗器二次绕组的电流与一次直流电流接近安匝平衡，从而实现直流电流的比例变换。电流比较仪型使用伺服电流源向二次绕组注入直流电流实现安匝平衡，伺服电流源根据磁调制器得到的零磁通信号进行反馈控制，随时跟踪一次电流变化，实现直流电流的比例变换。由于一次电流回路在高电位侧，二次电流回路在低电位侧，两个回路之间需要高压隔离。因此，500kV及以上电压等级的直流电流互感器中的绝缘结构部分占了产品成本的很大比例，绝缘结构的隐患也降低了产品的可靠性。光电式电流互感器使用单模光纤或火石玻璃作为法拉第磁光效应的光学介质，当线偏振光通过光介质时，受到同方向磁场作用，光的偏振面发生旋转，旋转角正比于外界磁场沿着偏振光在介质内部路径的线积分，即φ＝V_d∮_LHdl。式中φ为线偏振光偏振面旋转角，V_d为光介质材料的Verdet常数，H为电流所产生的磁场强度，L为光在介质中通过的路径。为了方便地求出线积分，实现真正意义上的电流测量，并防止其它电流磁场的干扰，将传感头设计成能让光束环绕电流形成封闭的环路，根据安培环路定理可得：φ＝V_d∮_LHdl＝V_di。从而测出角φ便可求出电流值。光电式电流互感器采用绝对法测量，受光学介质和光源稳定性影响，长期测量准确度不容易达到实用要求。

发明内容

本实用新型的目的是，消除直流电流互感器绝缘结构的隐患并降低产品成本，同时不影响安匝平衡的实现，并能克服光电式电流互感器长期测量准确度差的缺点，提出一种用于直流高压输电的光纤直流电流比较仪。本发明提供的用于直流高压输电的光纤直流电流比较仪是一种使用磁光效应磁调制器的直流电流比较仪，采用光纤实现高电压隔离，有效地降低了直流电流互感器绝缘结构部分的成本，并消除了绝缘结构的隐患，同时具有足够好的长期测量准确度。

本实用新型的技术解决方案是，采用电源和单模光纤，其特征在于，由电源和单模光纤与LED激光光源、光纤耦合接头、准直透镜、偏振棱镜、耦合透镜、一次电流光纤传感器、二次电流光纤传感器、后耦合透镜、前耦合透镜、光敏管、电子放大器组成；其中，电源分别与LED激光光源和电子放大器连接，LED激光光源与由光纤耦合接头、准直透镜、偏振棱镜、耦合透镜成轴向依次排列构成的偏振光发生器配连，偏振光发生器通过配有光纤耦合接头的单模光纤与一次电流光纤传感器配连，电子放大器的输入端与由光敏管、前耦合透镜、偏振棱镜、后耦合透镜成轴向依次排列构成的相敏光学检偏器配连，二次电流光纤传感器的输入端连接一次电流光纤传感器的输出端，二次电流光纤传感器的输出端通过光纤耦合接头与相敏光学检偏器配接，二次电流光纤传感器的电流线圈配接电子放大器的输出端。

其特征在于，相敏光学检偏器的偏振棱镜与它的零输出位置之间有一个负偏角。

其特征在于，一次电流光纤传感器由多匝单模光纤围绕一次电流导体组成。

其特征在于，二次电流光纤传感器采用圆环状螺线管。

本实用新型的工作过程是，把二次电流回路放置在地面侧，使用单模光纤作为法拉第磁光效应的光学介质，使光纤传感器依次感受一次电流回路的磁场和二次电流回路的磁场，经磁光效应作用后的线偏振光通过相敏光学检偏器解调得到零磁通信号，用电子放大器把信号变换为电流并注入二次电流绕组，使零磁通状态得到保持，并使一次电流和二次电流达到安匝平衡。相敏光学检偏器的偏振棱镜与它的零输出位置之间有一个负偏角，在相敏光学检偏器的输出端叠加适当的反偏置电压或电流，使输出为零，于是可检测的磁光效应旋转角延伸到负角，在等安匝测量区间具有相敏性，克服了偏振棱镜正交放置的零检偏器只能输出单极性电信号的缺点。

本实用新型的优点是，把零磁通的检测变成零偏振角的检测，取消了高压直流电流互感器一次绕组和二次绕组之间的高压绝缘结构，从而大幅度降低500kV及以上电压等级的直流电流互感器的产品成本；套管和光纤属于自恢复绝缘结构，承受过电压后仍然可以安全运行，从而有效地提高了设备的可靠性及安全性。

附图说明