[实用新型]一种基于LPCT的压电驱动式光纤Bragg光栅电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于LPCT的压电驱动式光纤Bragg光栅电流传感器，属于光电子测量技术领域。

背景技术

目前电力系统中电压等级越来越高、电流越来越大，采用传统的电磁式电流互感器在线测量大电流的方法已经不能满足要求，电子式电流互感器（ECT）应运而生。国际电工委员会在IEC60044-8《Electronic Current Transformer》中，将电子式电流互感器按照传感机理分为三种：光学电流互感器(OCT)、低功率电流互感器(LPCT)、Rogowski线圈电流互感器。

LPCT是常规感应式电流互感器的发展，具有输出灵敏度高、技术成熟、性能稳定、易于大批量生产等特点；此外，由于其二次负荷较小，加上高导磁铁心材料的应用，可以实现对大动态范围电流的测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于LPCT的压电驱动式光纤Bragg光栅电流传感器，一次被测大电流通过LPCT和取样电阻的集成单元线性地转换为低电压信号，低电压信号加在叠堆型压电陶瓷上，由于逆压电效应，叠堆型压电陶瓷发生一个相对长度的左右伸缩变化，同时带动光纤Bragg光栅变化，利用解调仪得到光纤Bragg光栅中心波长的移位值，实现对高压一次侧大电流的光学实时在线监测。

本实用新型的技术方案是：一种基于LPCT的压电驱动式光纤Bragg光栅电流传感器，包括LPCT、取样电阻4、叠堆型压电陶瓷5、光纤Bragg光栅6、光纤粘接点7和外接光纤8。LPCT连接取样电阻4后通过导线连接至叠堆型压电陶瓷5上下两端，叠堆型压电陶瓷5由若干片压电陶瓷片物理串联组成，光纤Bragg光栅6通过光纤粘接点7固定设置在叠堆型压电陶瓷5中轴线的左右两端，外接光纤8一端与光纤Bragg光栅6连接，另一端与解调仪相连。

所述LPCT包括一次绕组1、铁芯2和二次绕组3。一次绕组1、铁芯2和二次绕组3顺次排列，二次绕组3与取样电阻4连接后通过导线连接至叠堆型压电陶瓷5上下两端。

本实用新型的工作原理是：一次被测大电流通过LPCT和取样电阻4的集成单元线性地转换为低电压信号，低电压信号加在叠堆型压电陶瓷5上，由于逆压电效应，叠堆型压电陶瓷5发生一个相对长度的左右伸缩变化，同时带动光纤Bragg光栅6变化，因此，叠堆型压电陶瓷5的应变线性转换为光纤Bragg光栅6的中心反射波长的移位，利用解调仪得到光纤Bragg光栅6中心波长的移位值，利用公式                                                ，公式中为光纤Bragg光栅6的中心波长，为波长移位量，=0.216为有效弹-光系数，为与叠堆型压电陶瓷5的压电系数和拉伸结构有关的常量，、分别为二次绕组3和一次绕组1的匝数，为取样电阻4阻值，从而可以计算出一次大电流。

本实用新型的有益效果是：

1、本电流传感器可测量高压一次侧大电流，高压侧无需电源。

2、本实用新型采用LPCT和取样电阻的集成单元，极大地扩大了测量范围。由于总的损耗很低，使得可在不饱和条件下高度准确地测量过电流直至短路电流，全偏移短路电流也可应用。LPCT的尺寸可设计得比常规感应式电流互感器体积小，而且测量和保护用互感器无需有差别，全部应用范围可使用单个（多用途）电流互感器。

3、本实用新型采用的叠堆型压电陶瓷由若干片压电陶瓷片物理串联组成，比普通压电陶瓷片具有更优的性能。

4、本实用新型采用的光纤Bragg光栅是电绝缘材料，具有很强的抗电磁干扰能力（EMI）。

5、理论计算表明，输入信号从零跃变到额定值时，输出信号从一个预期的定输出值的10%上升至90%时所需的时间为10 。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的光纤Bragg光栅在叠堆型压电陶瓷表面的固定示意图；

图中各标号为：1：一次绕组，2：铁芯，3：二次绕组，4：取样电阻，5：叠堆型压电陶瓷，6：光纤Bragg光栅，7：纤粘接点，8：外接光纤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。