[发明专利]一种光学电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备技术领域，特别是一种新型的光学电流传感器。

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。传统的基于电磁感应原理的电流传感器是从一次电流上互相感应能量，在使用过程中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。

为了解决以上问题，近年出现了基于法拉第磁光效应的光学电流传感器，使得该光学电流传感器在靠近高压侧无源工作，且一次侧和二次侧之间通过光纤隔离，较有效的解决了传统电磁式互感器的问题。传统的光学电流传感器的结构如图1所示，包括光源101、耦合器102、光纤偏振器103、相位调制器104、延时光纤105、1/4波片106、传感光纤环107、反射镜108、光电探测器109、前置放大滤波电路110、A/D转换器111、信号处理单元112、D/A转换器113和后置放大驱动电路114等器件。其中，相位调制器104、光纤偏振器103、耦合器102、光电探测器109、前置放大滤波电路110、A/D转换器111、信号处理单元112、D/A转换器113和后置放大驱动电路114形成闭环结构，由于反射镜108反射后的返回光在经过相位调制器104和光纤偏振器103后光功率衰减比较大，进入光电探测器109的光功率非常小，故对光电探测器109接收光的灵敏度要求高，需要采用高精度的光电探测器，高精度的光电探测器价格昂贵，这就提高了成本。而且，这种光学电流传感器还使用了其它价格昂贵的光学器件如相位调制器104等，相位调制器104的闭环控制精度较高，但是成本也高，进一步提高了该光学电流传感器的成本。此外，信号处理单元112应用的信号调制解调方案需要用到高速的闭环调制，其结构复杂，而且为使光信号传输和返回的速度匹配，需要有高速的芯片处理速度，提高了其信号处理的要求。

发明内容

本发明针对传统的基于电磁感应原理的电流传感器在使用过程中容易出现击穿危险和受电磁干扰影响以及传统的光学电流传感器存在成本高和结构复杂等问题，提供一种新型的光学电流传感器，能够较大程度降低成本，而且具有结构简单、测量准确度和可靠性高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种光学电流传感器，其特征在于，包括光源和光源入射光的光路上依次设置的第一偏振棱镜、第一1/4波片、分光镜、第二1/4波片、传感光纤环和反射镜，所述传感光纤环、第二1/4波片、分光镜还依次位于从反射镜反射后返回光的光路上，在返回光的光路上所述分光镜的输出端连接有第二偏振棱镜的输入端，所述第二偏振棱镜的反射端和透射端分别连接有第一光电二极管探测器和第二光电二极管探测器，所述第一光电二极管探测器和第二光电二极管探测器均连接信号处理装置，所述信号处理装置对接收的两路电信号进行数据处理得到待测电流数据信息。

所述光源通过第一准直器与第一偏振棱镜相连，所述第二偏振棱镜的反射端通过第三准直器与第一光电二极管探测器相连，所述第二偏振棱镜的透射端通过第四准直器与第二光电二极管探测器相连。

所述第二1/4波片采用玻璃1/4波片，所述第二1/4波片依次通过第二准直器和低双折射光纤连接传感光纤环。

所述第二1/4波片采用光纤1/4波片，所述分光镜依次通过第二准直器和高双折射光纤连接第二1/4波片，所述第二1/4波片与传感光纤环的一端焊接。

所述信号处理装置包括依次连接的A/D转换器和数字信号处理单元，所述A/D转换器将第一光电二极管探测器和第二光电二极管探测器发来的电信号分别进行AD转换形成两路数字信号，所述数字信号处理单元分别将所述两路数字信号进行差分处理得到待测电流数据信息。

本发明的技术效果如下：