[发明专利]采用光载体测量电功率的传感器及其测量方法

说明书

一种可同时测量电流和电压且共用一套光SLED光源及信号处理系统的采用光载体测量电功率的传感器及其测量方法。包括SLED光源、电流互感器和电压互感器，电流互感器为光纤测流传感头；SLED光源与光耦合器相接，该光耦合器一光路通过电流侧的第一保偏环形器、第一沃拉斯特棱镜与光纤测流传感头相接；在第一沃拉斯特棱镜上还接有第一光电探测器，在第一保偏环形器上还接有第二光电探测器。其将具有电流和电压测量功能的光纤测量系统融入一体，采用简单的光路结构以实现电子式的电流互感器和电压互感器所具有的精确测量功能。具有对光纤偏振态扰动进行自动补偿的功能。其结构简单，成本便宜，一次部分都为无源器件，可靠性好，绝缘性能好。

技术领域

本发明涉及一种光学电功率传感器，具有电流和电压综合测量功能，可以得到电力系统中测量节点功率变化，特别适合于电力系统高压大电流测试与计量应用。

背景技术

目前国内外研制的光学电流互感器和光学电压互感器上为分离设置的装置，其基本均由传输光的光路部分和信号处理部分，系统基本上采用一个磁光光纤，一个磁光块状玻璃和偏振保持传输光纤，同时需要增加集成波导相位调制器构成闭环控制系统，该系统结构使得所构成的传感器结构复杂，整个光路成本昂贵，另外，磁光光纤和磁光块状玻璃容易受到外界环境影响而发生折射率的波动，仍然存在着可与传感信号相比拟的偏振态扰动，造成测量误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可同时测量电流和电压且共用一套光SLED光源及信号处理系统的采用光载体测量电功率的传感器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的采用光载体测量电功率的传感器，包括SLED光源、电流互感器和电压互感器，其特征在于：所述电流互感器为光纤测流传感头；所述SLED光源与至少一托一的光耦合器相接，该光耦合器一光路通过电流侧的第一保偏环形器、第一沃拉斯特棱镜与所述的光纤测流传感头相接；在第一沃拉斯特棱镜上还接有第一光电探测器，在第一保偏环形器上还接有第二光电探测器。

所述光纤测流传感头由1/4波片、测流温敏光纤和电流侧反射镜构成。

所述电压互感器为光纤测压传感头；所述光耦合器为一托二的耦合器，该光耦合器的另一光路通过电压侧的第二保偏环形器、第二沃拉斯特棱镜与所述的光纤测压传感头相接；在第二沃拉斯特棱镜上还接有第三光电探测器，在第二保偏环形器上还接有第四光电探测器。

所述光纤测压传感头由1/4波片、锗酸铋晶体和电压侧反射镜构成。

所述光耦合器为一托三的耦合器，其中的再一光路通过温补侧的第三保偏环形器与光纤测温传感头相接；在第三保偏环形器上还设接有第五光电探测器。

所述光纤测温传感头，由温敏光纤、石英玻璃管、涂敷在石英玻璃管外的内层和外层保护层构成，所述温敏光纤包层外直径为125μm，长度为1.15mm-1.35mm，其在波长为1310nm时的拍长约为10mm，在该温敏光纤尾部的外壁和端面上镀有铝质的反射膜；由该温敏光纤的尾端至其首端方向长度在0.8mm-1.0mm的温敏光纤被固定密封在内径为250μm-350μm的石英玻璃管中。

在所述石英玻璃管的外壁上设有两层涂层，分别是厚度为45μm-55μm且由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成的内层和厚度为180μm－220μm且由特氟龙材料制成的外层。

本发明的采用光学原理测量电功率的方法，其步骤如下：

1)采用本发明的所述的采用光载体测量电功率的传感器；

2)由所述采用光载体测量电功率的传感器中的SLED光源发出的部分偏振光，经多模光纤传至一托三的光耦合器，由该光耦合器发出三束部分偏振光；