[实用新型]一种全光纤电流互感器传感头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全光纤电流互感器传感头，尤其涉及全光纤电流互感器中的传感头的封装结构，属于特高压电力测量技术领域。

背景技术

近年来随着国内外智能电网的全面建设，特高压直流输电工程在持续增长，其中继电保护系统在特高压输电领域中显得尤为重要。而在实际的直流输电系统中仍大部分采取传统的电磁式电流互感器进行继电保护，然而传统的电磁式电流互感器存在安全性能差、抗电磁干扰能力差、材料损耗大、绝缘性能差等缺点，已难以满足当今智能电网的发展。

随着新技术的发展，全光纤式电流互感器正逐渐替代传统的电磁式电流互感器。在高压绝缘方面，由绝缘的石英材料制成的全光纤电流互感器具有无可比拟的优越性。

全光纤电流互感器作为一种新型的电流互感器。其基本原理为光源发出的光经过偏振器成为线偏光，通过45度与调制器尾纤熔接后成为两束相互垂直的线偏光，沿着保偏光纤X、Y两个模式传输至传感头。在λ/4波片处转变成左旋和右旋的两束偏振光，进入传感光纤。在传感光纤中由于受到传输电流产生磁场而产生的法拉第效应作用，光波的电场矢量会产生一定的偏转角，对于圆偏振光来讲此偏转角就是相位角，所以在传输电流作用下这两束圆偏振光产生相应的相位变化。经由光纤端面被反射后两束圆偏振光转变旋转方向(即左旋变右旋、右旋变左旋)，再次通过传感光纤，并再次和电流产生的磁场相互作用，使产生的相位变化加倍。然后经过λ/4波片被转换成两束模式正交的线偏振光，不过这两束线偏振光与进入的两束线偏振光主轴互换，再次经过延迟线后进入调制器，通过闭环调制补偿在线圈中累积的相位差，然后两束线偏振光在起偏器位置产生干涉，通过探测器检测干涉光的强度获得在光纤线圈中累积的相位大小，从而根据法拉第效应计算得到经过光纤线圈中心的电流的大小。

目前全光纤电力互感器的实际挂网运行还存在诸多困难，由于系统中各器件的稳定性与精度直接制约着系统测量的精度，在诸多器件中传感头的精度直接制约着全光纤电力互感器的商业化应用。

在全光纤电流互感器的结构中，光纤1/4波片是关键的器件之一。一般光学系统均采用波片来改变光的偏振态，在光纤电流互感器中，由于光纤传输线以及干涉光路需要使用偏振态稳定的线保偏光纤，传感光纤环需要使用圆保偏光纤，所以必须使用光纤λ/4波片来实现线偏振光和圆偏振光之间的转换。它的稳定与否，直接影响了光纤互感器的稳定与否。又因为这该部件所组成的光纤传感环是放在室外的，温度变化范围比较大，并且光纤环是处在高压区的，不能采取恒温等措施，所以对光纤1/4波片温度稳定性要求是很高的。光纤λ /4波片是通过取1/4拍长的双折射光纤和传输光纤的光轴成45°熔接而成。熔接时的对轴角度需要精确控制，以免引起偏振误差。

传感头中的传感光是光纤电流互感器重要的组成部分。传感光纤的线性双折射会对偏振光的干涉产生干扰，使得整个传感系统的相位噪声增加，灵敏度下降以及传感器信号的不稳定和误差，特别是双折射随温度变化(相对变化率约为0.001/℃)会对输出信号产生很大的影响。所以如何消除光纤内存在的线性双折射及其对系统性能的不良影响是全光纤电流互感器研究的核心问题。而增大圆双折射则可以抑制线双折射的影响，为此传感光纤往往需尽量减小线双折射以及增大圆双折射以抑制线性双折射影响。

在实际使用时，传感头内的器件都不是绝对理想的，其性能参数的优劣会对系统产生不可忽视的影响，器件之间的连接、外界的干扰(如温度、振动等) 也会在一定程度上影响系统的输出。特别是温度稳定性，是影响整个全光纤电流互感器系统的测量可靠性及精度的主要因素。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种全光纤电流互感器传感头，其设计了传感头内的各器件的封装结构，来增加系统的温度稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全光纤电流互感器传感头，包括一段长拍长保偏光纤(1)、λ/4波片 (3)、一段保圆传感光纤(4)和反射镜(7)；保圆传感光纤外穿设有毛细玻璃管(5)，毛细玻璃管(5)外还穿设有低烟无卤阻燃外护管(6)，低烟无卤阻燃外护管(6)的封口处通过赛钢封装体(8)密封保护；

λ/4波片(3)、保圆传感光纤(4)、毛细玻璃管(5)的尾端均封装在玻璃 V型槽(2)内，反射镜(7)的保护壳及低烟无卤阻燃外护管(6)末端均封装在赛钢封装体(8)内，封装胶水采用低收缩率胶水。