[发明专利]一种便携式柔性光纤电流测量分析仪

说明书

本发明提供一种新型便携式柔性光纤电流测量分析仪，包括柔性传感头以及机箱，所述柔性传感头包括第一传感光纤和第二传感光纤，所述第一传感光纤设置在第二传感光纤内侧，二者同步绕制成环状并通过1/2λ波片进行耦合连接，所述环状中心设置有电流母线；所述第一传感光纤及第二传感光纤的另一端均设置有1/4λ波片，所述1/2λ波片及1/4λ波片通过固定器进行对准固定安装；所述机箱内设置有主控制器，总时间控制器，比对电路以及A/D转换模块，所述机箱上设置有控制显示面板。该测量机箱主要是利用法拉第的磁光效应，利用光在光纤中传输时受磁场影响而发生的偏转，继而换算出电流的大小，实现测量分析的目的。

技术领域

本发明涉及测量电流或电压的装置领域，尤其涉及一种应用于电力电网变电站、火力电厂、水电站、核电站、太阳能光伏发电站以及大型有色金属冶炼电解厂的便携式柔性光纤电流测量机箱。

背景技术

光纤电流传感器的主要原理是利用法拉第的磁光效应，导体在流过电流时会在导体周围产生一定大小的磁场，而光波在通电导体的磁场作用下，光的传播发生相位变化，检测光强的相位变化度，即可测出对应磁场的大小，通过换算也就可以得出电流大小。光纤电流传感器具有绝缘性好、抗电磁干扰能力强、可同时检测测交流电流和直流电流且精度高、安全性能好等优点。随着电力系统电压等级不断提高，光纤电流传感器以其显著的优越性取代传统的电磁式电流传感器已成为必然趋势。光纤电流传感器的研制方案借鉴了光纤陀螺技术，它们的光路结构、检测方法、关键技术等内容几乎完全一样，区别仅在于光纤电流传感器和光纤陀螺的传感头不一样，传感头成为光纤电流传感器研制过程中的最大难点。

光学交、直流电流校验分析仪用于对交流、直流电流的测量、校验并对电流质量进行相关分析(如谐波)，在国内外的用途非常广泛。它包括传感光缆和传输光缆以及输出显示终端。在每次使用时，只需将传感光缆直接绕在对应设备电流母线位置，由于很难保证位于传感光缆端的1/4λ波片和1/2λ波片的相对位置完全不变，而1/4λ波片和1/2λ波片的相对位置只要出现微小的变化就会影响测量的准确性，因此易出现因对准问题而影响测量电流的准确性。导致每次测量都要重新对准，因此浪费大量的时间成本。现有技术中解决1/4λ波片和1/2λ波片的对准问题的设备，都非常复杂，存在成本高和不便携带的缺点。

现有的限制光纤电流传感器主要的缺陷有：

1.1/4λ波片和1/2λ波片不能每次都准确对准，对准过程需要花费很多时间；

2.因振动或转动引起的Sagnac相位误差，光纤中残留的线性双折射在温度变化时引起的相位误差等，现有的光纤电流传感器为了消除或减小相位误差，同时还能满足用户在设备母线不停电的状态下实现安装的，其结构非常复杂，结构未标准化，不能通用，不便进行产业化生产。

3.基于现有的光纤电流传感器的测试方法不够简便，自动化程度低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，设计一种新型便携式柔性光纤电流机箱，该测量仪主要是利用法拉第的磁光效应，利用光在光纤中传输时受磁场影响而发生的偏转，继而换算出电流的大小，实现测量分析的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案实现如下：

一种便携式柔性光纤电流测量分析仪，包括柔性传感头以及机箱，所述柔性传感头通过传输光缆与所述机箱连接；

所述柔性传感头包括第一传感光纤和第二传感光纤，所述第一传感光纤设置在第二传感光纤内侧，二者同步绕制成环状并通过1/2λ波片进行耦合连接，第一传感光纤和第二传感光纤外设有柔性包覆层，二者被包覆层包裹呈一柔性的长条状，长条状沿前方延伸并以所述1/2λ波片作为末端；

所述柔性长条状的第一传感光纤和第二传感光纤环绕待测电流母线大于3/4周并小于或等于1周；所述第一传感光纤及第二传感光纤的另一端均设置有1/4λ波片，所述1/2λ波片及1/4λ波片通过固定器进行对准固定安装；