[发明专利]一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统。

背景技术

随着智能电网战略的推进，全光纤电流互感器逐渐发展起来。目前全光纤电流互感器是一个很大的热点，但现在的全光纤电流互感器光路对温度比较敏感，很容易受到外界温度的影响，从而导致测量电流存在偏差，这对全光纤电流互感器来说可能产生继电保护的误操作。在全光纤电流互感器传感环内增加一个温度传感器，对其进行温度检测是解决问题的一种方法，第一，对于温度循环重复性比较好的传感环可以实时进行温度补偿，提高全光电电流互感器的测量精度；第二，对于温度循环重复性较差的传感环可以采用同时检测导线电流和导线发热后的温度两个变量共同判断是否进行继电保护，可以提高判断的准确性。但是电信号温度传感器和无线温度传感器易受电磁干扰，不适宜用于高压电场合。现有的光纤光栅温度传感系统，价格昂贵，且系统比较复杂，不利于与全光纤电流互感器集成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述问题，提供了一种结构简单，集测量电流和温度功能一体的具有测温功能的全光纤电流互感器系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统，包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤环形器、光纤起偏器、相位调制器、光纤延迟环、电流互感器传感环，以及与光纤环形器的D3端相连接的第一光电探测器，其中，激光器光源经过光纤耦合器分支后，光纤耦合器的A端连接光纤环形器的D1端，光纤环形器的D2端与光纤起偏器连接，光纤起偏器的另一端与相位调制器的输入端相连，相位调制器的输出端连接在光纤延迟环上，光纤延迟环连接到电流互感器传感环上；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤温度传感器，以及与光纤耦合器的C端连接的光梳状滤波器，所述光纤耦合器的B端连接光纤温度传感器，所述光梳状滤波器的输出端与第二光电探测器连接；所述激光器、光纤耦合器为上述两部分传感光路所共用，激光器同时给电流传感光路和温度传感光路提供光信号。

所述激光器为超辐射半导体激光器或放大自辐射激光器，宽带光源中心波长为1310nm或1550nm附近。

所述光纤起偏器、相位调制器以及电流传感光路的第一光电探测器均采用分离器件，其中，相位调制器为直波导相位调制器，第一光电探测器为带有前端放大功能的光电二极管。

所述电流互感器传感环为反射式的电流互感器传感环，传感环上设有反射镜。

所述光纤温度传感器为高精度光纤光栅温度传感器，光纤温度传感器安装于电流互感器传感环中靠近易受温度影响的玻片、反射镜的附近。

所述光梳状滤波器是透射型的光梳状滤波器，每个透射波长对应的透射光强不同，且光梳状滤波器的透射波长与透射光强呈线性关系，即λ=k*I_t+b，其中，λ为光梳状滤波器的透射波长，k为常量的线性斜率，I_t为透射光强，b为常量的截距。

由透射波长与透射光强呈线性关系的关系式可知，光纤温度传感器反射回来的光信号经过这种光梳状滤波器滤波后的信号产生不同的透射光强，通过检测透射光强I_t，可以确定透射波长λ，从而解调出对应的温度值。这种方法对比现有的光纤光栅解调系统非常经济，而且解调方法非常简单，只需要一个光梳状滤波器和第二光电探测器即可解调光纤光栅温度传感信号。

本发明的工作原理：分别通过电流传感光路和温度传感光路解调出电流信号和温度信号。对整个系统进行温度循环试验，记录全温范围内对应的实际电流值I_实、实际温度值T_实、测量电流值I_测。观察电流互感器传感环温度循环的重复性：