[实用新型]一种光学电流传感器及高频信号测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力设备技术领域，特别是一种光学电流传感器及采用该光学电流传感器的高频信号测量系统。 

背景技术

电流传感器是电力系统中继电保护与电能计量的重要设备，用来测量传输中的电流大小，并将测量到的电流大小发送至测量仪器和继电保护装置。其长期稳定性、可靠性、安全性与电力系统的安全、稳定运行密切相关。电力系统中目前使用较多的电流传感器主要是基于电磁感应原理，会从一次电流上互相感应能量，基于此种原理的传统的电流传感器在低频情况（如50Hz）下且当电压不太高电流不太大的情况下还可以满足需求，当在数百千伏高电压和几万安培的电流环境下，传统的电流传感器往往出现绝缘性不够而击穿，受电磁干扰严重而误动，乃至出现短路、爆炸等安全隐患。由于高频电流的趋肤效应和其周围高频电磁场的散射干扰较大，电力系统中常用的传统的电流器的性能不能满足绝缘要求和抗电磁干扰的要求，故在高压大电流条件下的高频信号测量中此类有源传感器更是无法使用。从一次端感应的能量可以使设备烧毁，恶劣的电磁环境也足以使设备失灵。一次高压母线与电流传感器之间的能量互相耦合还可能影响到一次母线电流传输安全。 

基于法拉第磁光效应的光学电流传感器目前主要用于电力系统低频信号测量，由于其靠近一次侧的光学传感部件的支撑架通常用铝合金材料，故在测高频信号时也会存在辐射干扰影响的问题。而且目前电力系统常规光学电流传感器会受振动等因素的影响，存在共模噪声，导致高频信号测量的准确度和可靠性降低；此外，用于低频测量的光学电流传感器直接用于测高频信号时会使得同等采样频率下采样周波数变少，信噪比降低，进一步导致高频信号测量的准确度降低，故目前电力系统常规光学电流传感器也不能满足高频信号测量的要求。 

高压大电流条件下的高频信号测量，目前还没有成型的成套装置。 

实用新型内容

本实用新型针对传统的电流传感器和目前电力系统常规光学电流传感器均不适用于高压大电流条件下的高频信号测量的问题，提供一种新型的光学电流传感器，能够完成对高频信 号的测量，提高测量准确度和可靠性。本实用新型还涉及一种采用上述光学电流传感器的高频信号测量系统。 

本实用新型的技术方案如下： 

一种光学电流传感器，其特征在于，包括光学传感部件、保偏光纤、绝缘子和解调模块，所述光学传感部件、保偏光纤和解调模块依次连接，所述光学传感部件由绝缘子支撑，所述保偏光纤位于绝缘子的内腔；所述光学传感部件包括第一传感光纤环和第二传感光纤环以及均采用非金属材料的第一波片、第一反射镜、第二波片、第二反射镜和支架，所述保偏光纤包括第一保偏光纤和第二保偏光纤，所述第一传感光纤环的末端连接第一反射镜，第一传感光纤环的另一端通过第一波片连接第一保偏光纤，所述第二传感光纤环的末端连接第二反射镜，第二传感光纤环的另一端通过第二波片连接第二保偏光纤，所述支架为具有卡槽的两个或两个以上的弧形部件可拆卸构成的闭合环状结构，所述各弧形部分的卡槽组合形成闭合环状，所述第一传感光纤环和第二传感光纤环均绕制在卡槽内且绕制方向相反，所述第一传感光纤环和第二传感光纤环感应的电流方向相反；所述解调模块输出两路线偏振光经保偏光纤至光学传感部件并通过保偏光纤接收返回的两路携带被测电流信息的线偏振光后基于差分感应进行运算处理得到被测电流。 

所述解调模块包括光源、耦合器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一探测器、第二探测器和差分处理模块，所述耦合器分别与光源、第一相位调制器、第二相位调制器和第一探测器和第二探测器相连，所述第一相位调制器与第一保偏光纤相连，所述第二相位调制器与第二保偏光纤相连，所述第一探测器和第二探测器均与差分处理模块相连，所述差分处理模块分别与第一相位调制器和第二相位调制器相连。 

所述差分处理模块包括第一AD转换器、第二AD转换器、第三AD转换器、第四AD转换器、第一运算处理模块、第一DA转换器、第二运算处理模块、第二DA转换器和补偿模块，所述第一探测器分别与第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第二探测器分别与第三AD转换器和第四AD转换器相连，所述第一AD转换器和第三AD转换器均与第一运算处理模块相连，所述第二AD转换器和第四AD转换器均与第二运算处理模块相连，所述第一运算处理模块通过第一DA转换器与第一相位调制器相连，所述第二运算处理模块通过第二DA转换器与第二相位调制器相连，所述第一运算处理模块和第二运算处理模块均与补偿模块相连。