[实用新型]一种采用干涉闭环检测的磁光玻璃光学电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型具体涉及一种采用干涉闭环检测的磁光玻璃光学电流互感器。

背景技术

在智能电网与数字化变电站建设的背景下，用作电力线电流测量的电子式电流互感器是重要的设备之一。当前电子式互感器主要分为有源式电子式互感器和无源式电子式互感器，其中无源式电子式互感器采用光学传感原理进行电流测量，具有无电磁干扰、动态范围大、可测直流等有源式电子式互感器无法比拟的优点，因此受到工业界广泛的重视。

无源式的光学电流互感器主要有两种方案，一种是偏振检测方案，一种是Sagnac干涉型相位检测方案。对于偏振检测方案，Gongde Li等人（Sensitivity Improvement of an Optical Current Sensor with EnhancedFraday Rodation,Journal of Lightwave Technology,Vol.15,No.12,1997）提出了一种光学玻璃型电流传感器，该电流传感器采用环形集磁器增大了电流母线所产生的对传感玻璃的磁场，且相对于光纤而言采用玻璃作为传感元件避免了线性双折射问题。对于Sagnac干涉型相位检测方案，该技术源自于Sagnac干涉型光纤陀螺仪，该方案具有检测精度高，稳定性强等优点，是目前成功投入使用的主要的无源式电子式互感器。NxtPhase公司与ABB在此方面进行了大量基本问题以及时间工程研究，如James N.Blake等人制作的光纤电流互感器已经实现了挂网应用（Applications of High-Voltage Fiber Optic current sensor，Power Engineering Society General Meeting, 2006. IEEE）。

对于当前上述两种方案，都有待进一步改善。就偏振检测方案而言，偏振检测的精度相比干涉闭环检测的灵敏度低，且光路系统受外界振动的影响，器件的固定与准直在时间上也存在着不可靠因素；就Sagnac干涉型相位检测方案而言，采用光纤制作的环状感应装置来进行传感，光纤的弯曲必然会引入线性双折射，线性双折射是影响系统精度的关键因素，对光纤弯曲线性双折射的处理工艺复杂且容易使传感光纤变的脆弱。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提出了一种采用干涉闭环检测的磁光玻璃光学电流互感器，其准确性以及长期稳定性好，且结构、制作工艺简单。

本实用新型为解决以上技术问题，提供以下技术方案：一种采用干涉闭环检测的磁光玻璃光学电流互感器，其特征在于：其包括SLED光源、光纤耦合器、光纤偏振器、双折射光纤延迟线、相位调制器、λ/4波片、光学准直器、磁光玻璃、反射膜、探测器以及电气信号解调单元；SLED通过单模光纤连接到光纤耦合器；光纤耦合器与光纤偏振器相熔接，光纤偏振器与相位调制器成45°准直熔接，光纤偏振器的尾纤以及相位调制器的入纤、尾纤皆为高双折射光纤，相位调制器的另一端熔接双折射光纤延迟线，双折射光纤延迟线的另一端与λ/4波片成45°熔接，λ/4波片的另一端熔接光学准直器，光学准直器射出的光线垂直于磁光玻璃的光入射端面，磁光玻璃的光反射端面镀有反射膜；探测器与光纤耦合器的光源接入端同侧的另一连接端相熔接，探测器的电信号输出端口连接电气信号解调单元，电气信号解调单元的输出端连接相位调制器的电控制端口。

按以上方案，其中SLED光源为低偏光SLED光源。

按以上方案，采用了共轭光路系统。

按以上方案，所述磁光玻璃具有强磁光效应系数。

按以上方案，所述强磁光效应系数为：所述磁光玻璃在633nm波长下Verdet常数>20rad*T^-1*m^-1。

按以上方案，还包括与磁光玻璃相配置的聚磁环。

技术原理：从光源发出的光经过光纤偏振器后产生两束相互正交的偏振光，两束正交偏振光的相位差被相位调制器调制，两束正交偏振光经过λ/4波片后分别变为左旋和右旋的圆偏振光后经过准直后，进入待测电流母线产生的磁场作用下的磁光玻璃中，在磁光玻璃中传播的两束圆偏振光受磁场的作用，经反射回到光纤回路时再转化为相互正交的线偏振光，且两正交偏振光之间产生了一定的相位差，该相位差携带电流母线电流信息，通过干涉闭环检测装置中的信号处理单元解调处理，可以得出电流母线上的电流。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、采用干涉闭环检测方案，保证了光学电流互感器具有较高的灵敏度；