[发明专利]一种光纤电流传感器线圈及基于该线圈的光纤电流传感器

说明书

技术领域

本发明属于光学探测技术领域，涉及一种电流传感器，尤其涉及一种光纤电流传感器线圈及基于该线圈的光纤电流传感器。

背景技术

传统电磁式电流传感器逐渐暴露出了严重的缺陷，不能满足高压、超高压电网的需要。传统电磁式电流传感器的缺点：体积大、重量大；有磁饱和、铁磁谐振问题；绝缘结构复杂、造价高；绝缘成本随电压等级提高急剧增长；输出为模拟量，不易与数字设备连接；存在潜在的爆炸危险。

目前有一种干涉型光纤电流传感器作为传统铁磁式电流传感器最为可能的换代产品而备受关注。与传统铁磁式电流传感器相比，干涉型光纤电流传感器具有如下优点：体积小、重量轻；动态范围大、测量精度高；无磁饱和、铁磁谐振问题；绝缘结构简单，绝缘性能好，绝缘成本低；绝缘成本随电压等级提高增加极小；输出为数字量，易与数字设备连接；无潜在爆炸危险。

但是这种干涉型光纤电流传感器具有一个缺陷：其电流传感线圈同时对转动敏感。很小的转动就可能对电流输出值有较大影响。对电力系统而言，电流传感器的重要应用场所是在变电站，变电站中电流传感器的传感头部分在室外，难以避免振动造成的传感线圈微小转动，这严重影响了干涉型光纤电流传感器的测量精度，从而阻碍了干涉型光纤电流传感器的实际应用。

因此，为满足现代电力系统的要求，促进干涉型光纤电流传感器的实际应用，急需解决干涉型光纤电流传感器的传感线圈对转动敏感的问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种测量精度高、体积小、重量轻、且对转动完全不敏感或较不敏感的光纤电流传感器线圈及基于该线圈的光纤电流传感器。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种光纤电流传感器线圈，其特殊之处在于：所述光纤电流传感器线圈包括偏振旋向转换器、绕制在待测电流导体上的第一类光纤环以及第二类光纤环；所述第一类光纤环与第二类光纤环在待测电流导体上的绕制方向相反；所述第一类光纤环通过偏振旋向转换器与第二类光纤环连接。

上述第一类光纤环与第二类光纤环的匝数和环绕面积满足以下关系式：

∑(N_1i×S_1i)＝∑(N_2i×S_2i)

其中：

N_1i是第一类光纤环中的第i个光纤环的匝数，

S_1i是第一类光纤环中的第i个光纤环环绕的面积，

N_2i是第二类光纤环中的第i个光纤环的匝数，

S_2i是第二类光纤环中的第i个光纤环环绕的面积。

上述第一类光纤环以及第二类光纤环处于平行平面或同一平面。

上述第一类光纤环与第二类光纤环均包括一个或多个的光纤环。

上述第一类光纤环以及第二类光纤环均包括多个光纤环时，所述第一类光纤环的所有光纤环均处于平行平面或同一平面；所述第二类光纤环的所有光纤环均处于平行平面或同一平面。

上述第一类光纤环以及第二类光纤环安装面尽可能保证为平行面，并优先选择同一平面；上述第一类光纤环以及第二类光纤环的几何轴心尽可能保证为平行线，并优先选择使几何轴心为同一轴线，这是为了便于保证第一类光纤环以及第二类光纤环之间的运动状态一致；所述光纤环的几何轴心为垂直于光纤环所在平面并通过光纤环圆心的直线。

上述第一类光纤环以及第二类光纤环所采用的光纤均是能够传播圆偏振光或椭圆偏振光的光纤，并优先选用同时具有在传播圆偏振光或椭圆偏振光时保持光波的偏振态的能力的光纤，最优先选用同时具有将一般光波起偏为圆偏振光或椭圆偏振光的能力的光纤。

上述光纤电流传感器线圈采用的光纤为不具有将光波起偏为圆偏振光或椭圆偏振光的能力的光纤时，上述光纤电流传感器线圈结构包括装置在传感光纤两端的椭圆/圆起偏器；上述传感线圈采用的光纤为具有将光波起偏为椭圆/圆偏振光的能力的光纤时，此时在传感光纤两端可以不装椭圆/圆起偏器。

所述椭圆/圆起偏器是将光波起偏为椭圆或圆偏振光的椭圆/圆起偏器；

上述光纤电流传感器线圈还包括线圈骨架；所述第一类光纤环以及第二类光纤环以相反的方向绕制在线圈骨架上，以保持各个光纤环之间的运动状态一致。

一种光纤电流传感器，其特殊之处在于：所述光纤电流传感器包括如上所述的光纤电流传感器线圈、光源、光分束器以及光探测器；所述光源以及光探测器通过光分束器与光纤电流传感器线圈相连。