[发明专利]一种基于直通式薄膜型光学电流互感器

说明书

技术领域

本发明属于光学电流互感器领域。

背景技术

电流互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备，其测量精度及运行的可靠性直接影响电力系统的安全运行。随着电力系统中电压等级的提高，传统的电流互感器在测量和运行中逐渐暴露出了一系列缺点，例如大故障电流导致铁芯磁饱和，从而无法记录故障电流的实际大小及变化过程；铁芯大电感导致相位滞后并使频率响应受限制，从而无法记录故障电流高频分量，不利于故障分析；输出端开路导致高压；体积大、重量大、价格昂贵；还易受电磁干扰影响。因此，目对光学电流互感器的研究是一个热点，现有的光学电流互感器因为具有以下优点：（1）不含油，没有爆炸危险；（2）不含铁芯，没有铁磁共振、磁饱和及大电感引起的滞后现象；（3）绝缘性能好，用来做传感材料的光学玻璃、传输信号的光纤都是良好的绝缘材料；（4）无开路导致高压的危险；（5）动态范围大，可在相当宽的电流范围内保持良好的线性特性；（6）测量频带宽，由于光通过传感器部分只需要微秒级时间，因而频带宽度完全由信号处理部分电子线路响应速度决定；（7）受电磁干扰影响小；（8）体积小、重量轻、结构简单，易于与数字设备连接等优点，受到了广泛关注和研究。

但是，在实验研究中发现，现有的光学电流互感器的光路系统复杂、组成元件数量多等因素大大的影响了光学电流互感器的长期运行稳定性。例如基于Faraday磁光效应的块状玻璃光学电流互感器，为了提高精度、抗电磁干扰等目的而对结构进行优化，传感头采用了双层光路系统，由于结构原理本身的要求仅反射面一种光学元件就要至少六个，由于结构的光路变长，传播过程中的光强的消耗变多，使得系统的运行稳定性变差，而且系统并没有达到完全抗电磁干扰的效果。所以，光学电流互感器不能长期稳定的工作的主要原因是光学电流互感器的系统结构过于复杂，系统中的光学元件增多，使得光学电流互感器在运行工作时候光源的光能在传输过程中衰减的过多，并且系统抗外届干扰的能力下降，使得最后输出光信号经过处理后得不到在精度范围的电流。

发明内容

本发明是为了解决现有的光学电流互感器结构中的光路系统复杂及由于光路系统复杂导致的光学电流互感器长期运行稳定性降低的问题。现提供一种基于直通式薄膜型光学电流互感器。

一种基于直通式薄膜型光学电流互感器，它包括光源、一号光纤、一号偏振控制器、二号光纤、传感头、三号光纤、二号偏振控制器、四号光纤和光电检测器；

传感头包括套管、一号透镜、二号透镜、三号透镜、光纤输入接头和光纤输出接头；

光纤输入接头内部设置有四号透镜，光纤输出接头内部设置有五号透镜；光纤输入接头和光纤输出接头分别固定在套管的两端，一号透镜、二号透镜和三号透镜顺次固定在套管的内部，且一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜和套管同轴；

一号透镜邻近光纤输入接头的透镜表面上镀有一层磁性薄膜，三号透镜邻近光纤输出接头的透镜表面上镀有一层磁性薄膜；

一号透镜与四号透镜的距离为f，一号透镜与二号透镜之间的距离为2f，二号透镜与三号透镜的距离为f，三号透镜与五号透镜的距离为f；f为一号透镜的焦距；

光源发出激光经一号光纤输出至一号偏振器，经一号偏振器检偏后输出的线偏振光经二号光纤传输至传感头的光纤输入接头，经传感头透射的光信号经三号光纤传输至二号偏振控制器，经二号偏振控制器检偏后输出的线偏振光经四号光纤传输至光电检测器的输入端。

所述一号光纤和三号光纤的长度相等，且所述一号光纤和三号光纤的长度取值范围为10m～100m；所述二号光纤和四号光纤的长度相等，且所述二号光纤和四号光纤的长度取值范围均为1m～20m。

一号偏振控制器和二号偏振控制器的偏角均为22.5度。

所述一号透镜、二号透镜和三号透镜为相同材料的透镜；四号透镜和五号透镜为相同材料的透镜。

本发明适用于电流检测。

本发明的一种基于直通式薄膜型光学电流互感器，采用直通式光路，使光学电流互感器的结构简单，结构简单简化了光的传输和转化过程，从而提高了光学电流互感器的稳定性，还采用套管结构的传感头，避免了震动，稳定性好，在透镜上镀上的磁性薄膜材料，进一步提高了光学电流互感器的稳定性，相比现有的光学电流互感器，稳定性提高了30%以上。

附图说明

图1是一种基于直通式薄膜型光学电流互感器的结构图；

图2是一种基于直通式薄膜型光学电流互感器的传感头的结构图。

具体实施方式