[实用新型]一种具有温度补偿的螺线管式光学小电流传感器

说明书

本实用新型公开了一种具有温度补偿的螺线管式光学小电流传感器。本实用新型将偏振干涉式光纤温度传感器与螺线管式光学小电流传感器进行了集成，通过偏振干涉式光纤温度传感器实现螺线管式光学小电流传感器的温度补偿，有效提高了螺线管式光学小电流传感器全温（‑40°C～70°C）范围内的测量精度；本实用新型通过合理地光路设计，使得偏振干涉式光纤温度传感器与螺线管式光学小电流传感器共用光源、信号处理器和保偏光纤传输光缆，能够降低系统成本，提高系统的集成度，减小产品在现场的铺设难度。

技术领域

本实用新型涉及一种光学电流传感器，尤其涉及一种具有温度补偿的螺线管式光学小电流传感器。

背景技术

长期以来，电磁式互感器一直扮演着电力系统运行监视的重要角色。变电站中测量监视和保护控制依靠它来获得测量、计量、保护所需的电流、电压等信息。随着电网电压的提高及智能化一次、二次设备的发展，传统的电磁式互感器已逐渐暴露出其自身的缺点，如电气绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱和、铁磁谐振过电压等。

随着变电站自动化技术的深入发展，出现了一次、二次设备相互渗透、融合的新型智能化一次设备。光学电流互感器属于无源电子式互感器，在高压端不存在电子元器件，无需供电，绝缘结构简单，运行可靠，抗干扰能力强，无磁饱和和铁磁谐振，具有体积小、动态测量范围大、响应频带宽、可测交直流信号等优点，成为现阶段电力行业电流信号采集方案的研究热点。

基于Faraday磁光效应的光学电流互感器的研究已经取得了许多可喜的成果。但在实用中还存在着不少问题，如运行稳定性以及小电流测量的精度等。其中，环境温度是影响光学电流互感器测量准确度的主要因素。

光学小电流传感器在小电流测量时多选用高Verdet常数的顺磁性材料来提高测量的灵敏度，但顺磁性材料的Verdet常数稳定性受温度的影响也较大。目前，减小环境温度引入误差的办法多采用算法补偿或光学器件互补偿技术，但由于光学小电流传感器受温度影响的器件及参数较多，不能实现温度误差的完全消除。采用无源光纤温度传感器实现光学小电流传感器的温度补偿，能够根据光学小电流传感器的实际温度特性，消除环境温度变化对光学小电流传感器测量准确度的影响。而现有温度传感器件普遍存在结构复杂、体积较大的缺陷，难以实现与光学小电流传感器的集成。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种具有温度补偿的螺线管式光学小电流传感器，在螺线管式光学小电流传感器中集成偏振干涉式光纤温度传感器，在实现对电流数据进行精确温度补偿的同时，大幅提高了系统集成度。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种具有温度补偿的螺线管式光学小电流传感器，包括：光源、第一环形器、第一起偏器、相位调制器、第一保偏光纤、λ/4波片、磁光玻璃、螺线管、第二环形器、第二起偏器、第二保偏光纤、温度传感保偏光纤、信号处理单元；所述磁光玻璃和温度传感保偏光纤的末端均镀有介质全反射膜；所述螺线管用于待测电流信号的电-磁转换，所述磁光玻璃和温度传感保偏光纤均设置于螺线管的中心线附近；第一起偏器的输出端与相位调制器的输入端呈45°角熔接；第二保偏光纤与温度传感保偏光纤呈45°角熔接；第一环形器从第一端口接收光源发出的一部分探测光并经第二端口依次传输至第一起偏器、相位调制器、第一保偏光纤、λ/4波片、磁光玻璃，第一环形器的第三端口、相位调制器的电输入端分别与信号处理单元连接；第二环形器从第一端口接收光源发出的另一部分探测光并经第二端口依次传输至第二起偏器、第二保偏光纤、温度传感保偏光纤，第二环形器的第三端口与信号处理单元连接；所述信号处理单元用于向相位调制器发送调制信号，并根据温度传感保偏光纤所采集的温度信息对磁光玻璃所采集的电流信息进行补偿处理。

优选地，所述光源为宽频光源。

优选地，所述光学小电流传感器还包括光功率采集模块，用于监视光源输出功率并将监视结果传输至信号处理单元。