[实用新型]光学电流互感器及其光电信息处理器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统高压线路电流测量及控制应用的光学电流互感器的改进，特别是涉及以磁光材料为主要传感器件的光学电流互感器的改进。

背景技术

电流互感器是电力系统计量和保护控制的重要设备，电磁式电流互感器经过长期发展，其测量稳态电流的精度可达万分之几，甚至更高；可是在短路故障情况下电磁式电流互感器出现严重的磁饱和现象，导致二次输出电流波形失真，不能描述短路电流的过渡过程，这是继电保护误动和拒动的主要原因之一。今后，电力系统的监视与控制将走向全时间过程，从局部走向全局。继电保护的误动和拒动会给电力系统带来灾难性的事故，因此，人们正在构建电力系统安全防御体系，传统的电磁式电流互感器不能反映电网动态过程，迫切需要新型的电流互感器，于是基于法拉第磁光效应的光学电流互感器受到重视，特别是块状光学电流互感器。2007年5月16日中国专利局公开了申请号为2005101176948名称为“光学电流互感器及其测定电流的方法”的发明专利说明书。其技术方案是：传感头为直条状磁光材料，沿直线布置的输入光纤、输入自聚焦透镜、起偏器、光学传感头、检偏器、平行输出自聚焦透镜和光纤及垂直输出自聚焦透镜和光纤构成基本光路。被测电流通过环形导体，在其腔内建立平行磁场，在磁场内至少有一条基本光路，其传感头与磁力线平行。多个光路时各传感头等长且到环形导体轴线等距，每光路的输出光纤分别接低压侧的两个光电转换器，输出平行电压信号和垂直电压信号，从而算出被测电流。该发明传感头中的偏振光直通，克服“光绕电”式的光学电流互感器的光路缺陷，不会因反射面变性而失稳。该互感器能长期稳定运行且测量精度较高；但是该发明还有不足之处，表现在：基本光路还有垂直偏振光路，一旦垂直自聚焦透镜与主轴线稍有不垂直，或者垂直自聚焦透镜与平行自聚焦透镜在性能上发生差异，则输出结果的精度就会受到影响。有多个光路时虽然可以进行温度修正，但其温度修正的作用很小，当温度及传感头应力变化时仍然使测量值产生较大误差。基本光路在工艺和运行过程中容易受到环境污染，也会影响到测量精度。综上所述，该光学电流互感器测量精度不够高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光学电流互感器，进一步提高光学电流互感器的测量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的光学电流互感器：包括绝缘支撑、供被测电流通过的导体、光学传感头、起偏器、检偏器、光学透镜；所说的供被测电流通过的导体是当电流通过后在其内腔形成平行磁力线的磁场的环形导体；所说的光学传感头是直条状的磁光材料，其长度远小于环状导体轴线方向的长度，传感头的两个端面为垂直于长度方向的平面；光学传感头连同与之相关的构成基本光路的元件以绝缘物体固定在环形导体的腔内，光学传感头平行于环形导体的轴线，且沿轴向方向位于腔内的中部，处于平行磁力线区域；输入光纤和输出光纤通过绝缘支撑的中孔到低压侧；

在供被测电流通过的环形导体内腔有至少一个基本光路，光学传感头和与其相关的光学元件沿直线布置，构成基本光路，这些元件按光通过的顺序布置为：输入光纤、输入自聚焦透镜、起偏器、光学传感头、检偏器、输出自聚焦透镜、输出光纤；检偏器相对起偏器的偏振面绕传感头的轴线旋转40度到50度，上述基本光路安装并封闭在导热性良好的金属壳内；输入光纤和输出光纤引出金属壳，在低压侧设有光电信息处理器，光电信息处理器包括光电转换器、交直流分离器、反馈处理器、可控电流源和光源，信息按照上述顺序传递，交直流分离器输出交直流两种电信号，其中交流信号即为光学电流互感器的输出信号；其直流信号输入到反馈处理器，反馈处理器的输出连接到可控电流源的输入端。

所述交直流分离器包括隔直放大器和光电减法器，隔直放大器接收光电转换器传来的电压信号，经过隔直而通过交流电压再经过放大后向外输出，即光学电流互感器的输出，同时向内输出到光电减法器，光电减法器还接收从光电转换器传来的电压信号，将二者进行减法运算，得到直流电压信号；所述反馈处理器包括光电放大器、光电CPU和基准电压源，基准电压源连接到光电CPU上，基准电压源是光电CPU的内置电压源，光电放大器接收从光电减法器输出的直流电压信号，将该电压信号放大，并输出到光电CPU，光电CPU根据该直流电压信号，进行分析计算，输出数字信号指令；所述可控电流源包括光源、可调基准电压源和数字电位器，可调基准电压源向光源供电，数字电位器接收光电CPU输出的数字信号指令将其转换为电压信号，输出到可调基准电压源，可调基准电压源根据数字电位器传来的电压信号改变了输出电压，进而改变了向光源输入的电流强度，也就改变了光源发出的光强度。