全光纤电流互感器检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网智能检测领域，尤其是涉及一种全光纤电流互感器检测系统。
【背景技术】
[0002]随着智能电网的大踏步发展，作为基础核心设备之一的电流互感器也迎来了高速发展期。电流互感器除了应用于智能电网外，还成功应用于舰船电气系统、电网行波测距、高压直流输变电、直流融冰、电源品质监测等多个工业领域，实现电流、电压为基础的多种电学参量的测量应用。目前，在我国100kV最高电压等级、新能源并网柔性直流输变电、轨道交通电力及热核聚变国际合作大科学工程等领域正在开展广泛的应用。
[0003]传统的电流互感器采用罗氏线圈，但是这种罗氏线圈很容易受到强电磁场的干扰。传统互感器因绝缘可靠性差及电磁饱和、电磁谐振等缺陷造成的爆炸或测量失准问题，使得电网运行的安全性和稳定性降低。传统互感器需要消耗大量的铜、铝等有色金属，对大气、水等造成污染。
[0004]光纤电流电压互感器在电力系统应用过程中存在着对环境的适应性和长期稳定性问题。并且光纤电流电压互感器调制系数随温度漂移影响了互感器长期稳定性。
[0005]现有的电流互感器检测系统，因此有必要予以改进。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种全光纤电流互感器检测系统，它具有能安全精密地测量电网高压一次侧电流的特点。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0008]本发明提供的全光纤电流互感器检测系统，包括传感光纤环、光路系统、电路系统和合并单元；
[0009]所述传感光纤环，用于获取待测处的电流信号并生成光强信号携带Faraday旋光角的数据信息；所述光路系统，用于通过光纤将数据信息传输到电路系统；所述电路系统，用于接收光路系统传输的数据信息并转换成电路数字信号；所述合并单元，用于接收电路系统生成的电路数字信号并输出识别信号。
[0010]进一步，所述传感光纤环通过波片和反射镜与光纤连接。
[0011]进一步，所述合并单元包括光源、耦合器、探测器、解调电子电路、起偏器、偏振分光和相位调制器；
[0012]所述光源发出的光线经过耦合器后被起偏器起偏为偏振光，所述偏振光进入相位调制器；所述相位调制器通过传输光纤与传感光纤环连接；所述相位调制器与解调电子电路连接；所述解调电子电路与探测器连接；所述探测器与耦合器连接。
[0013]进一步，还包括设置于所述相位调制器输入端的保偏光缆，所述保偏光缆另一端与传感光纤环连接。
[0014]进一步，所述光源为宽带光源。
[0015]进一步，所述合并单元采用插值法来实现传感光纤环同步工作。
[0016]进一步，还包括自检告警模块，所述自检和告警模块用于实时监控光纤光学元件盒电路元件的运行状态。
[0017]进一步，还包括分别与合并单元连接的线路保护模块、母线保护模块、稳控系统模块、测控模块和计量模块。
[0018]采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是:
[0019]1、采用特殊的光纤缠绕方式，有效抑制了温度漂移，克服了普通光纤互感器检测精度受到光纤双折射现的影响，双折射现象会受到温度的影响，从而存在检测精度随温度变化产生的精度漂移。
[0020]2、采取了特殊的电路处理方案，同时开发了独有的算法系统，消除了光源功率不稳定造成的影响，保证了系统运行的精度和稳定性。克服了光学互感器系统长期运行后，光源的输出功率可能随时间二产生衰减现象，会影响系统的精度和稳定性，
[0021]3、在光路中大量采用互易结构，传感信号在发送和接收时通过同一光纤盒同样的光学系统，可以克服大量的光学系统缺陷，同时提高了系统抗振动、抗干扰和抗温度变化等性能。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0023]图1是光纤电流互感器原理图；
[0024]图2是光纤电流互感器结构图；
[0025]图3是全光纤电流互感器原理图。
【具体实施方式】
[0026]以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
[0027]实施例，见图1至图3所示:
[0028]本实施例提供的全光纤电流互感器检测系统，包括传感光纤环、光路系统、电路系统和合并单元；
[0029]所述传感光纤环，用于获取待测处的电流信号并生成光强信号携带Faraday旋光角的数据信息；所述光路系统，用于通过光纤将数据信息传输到电路系统；所述电路系统，用于接收光路系统传输的数据信息并转换成电路数字信号；所述合并单元，用于接收电路系统生成的电路数字信号并输出识别信号。
[0030]所述传感光纤环通过波片和反射镜与光纤连接。
[0031]所述合并单元包括光源、耦合器、探测器、解调电子电路、起偏器、偏振分光和相位调制器；
[0032]所述光源发出的光线经过耦合器后被起偏器起偏为偏振光，所述偏振光进入相位调制器；所述相位调制器通过传输光纤与传感光纤环连接；所述相位调制器与解调电子电路连接；所述解调电子电路与探测器连接；所述探测器与耦合器连接。
[0033]还包括设置于所述相位调制器输入端的保偏光缆，所述保偏光缆另一端与传感光纤环连接。
[0034]所述光源为宽带光源。
[0035]所述合并单元采用插值法来实现传感光纤环同步工作。
[0036]还包括自检告警模块，所述自检和告警模块用于实时监控光纤光学元件盒电路元件的运行状态。
[0037]还包括分别与合并单元连接的线路保护模块、母线保护模块、稳控系统模块、测控模块和计量模块。
[0038]还包括断路器，所述断路器设置于待测电路中，并通过光纤与合并单元连接，所述断路器用于监控线路电流差，如果电流差超过预设阈值，则断路器切断该待测电路。
[0039]本实施例提供的全光纤电流互感器测量最大电流值为1.5X106A，相应时间:1ns ;采用光纤陀螺关键技术，光纤互感器中的Sagnac干涉条纹检测方法可以借助光纤陀螺的检测方法，提高产品的可靠性和环境适应性。
[0040]结合电力系统的需求，提出并实现了时间与空间全互易光学干涉仪方案；提出了宽频域、全数字闭环自适应调制解调技术，解决了开环检测线性范围小的难题，实现了光纤电流互感器17?10 8大动态范围。
[0041]结合电力系统的环境适应性要求，采用了光纤低应力绕制工艺及设备，解决了光纤扭转、张力精确控制等难题。突破集成光学器件芯片和尾纤制备技术，解决了光纤电流互感器器件环境稳定性问题。突破了光学干涉仪全数字闭环调制解调及增益自适应控制技术，解决了光纤电流电压互感器调制系数随温度漂移的难题。在互感器长期稳定性方面，对影响互感器长期稳定性的基础光电子器件展开深入的研宄，对新的集成光学器件进行加速寿命和精度试验，性能漂移减小I个量级以上。
[0042]本实施例提供的传感器的动态范围宽，线性度好，稳定性强，其高压侧与低压侧之间用高度绝缘的光纤连接，与常规高压电流互感器相比，随着电压等级的提高，生产成本不是按指数增加，而是略有增加，可用于从几万伏到百万伏电网电流的测量，可实现电流计量、电力分配、继电保护以及自动控制、自动监视等功用，随着我国电力工业的不断发展，其应用前景十分广阔。磁场中的传感材料(磁光玻璃或光纤)内传输的偏振光的偏振方向会因磁场发生旋转，这个旋转角叫Faraday旋光角，磁场与一次电流成正比，Faraday旋光角与磁场成正比。检偏器输出光的光强信号携带Faraday旋光角的信息，可得一次电流。
[0043]光纤电流互感器目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。
【主权项】
1.全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:包括传感光纤环、光路系统、电路系统和合并单元； 所述传感光纤环，用于获取待测处的电流信号并生成光强信号携带Faraday旋光角的数据信息；所述光路系统，用于通过光纤将数据信息传输到电路系统；所述电路系统，用于接收光路系统传输的数据信息并转换成电路数字信号；所述合并单元，用于接收电路系统生成的电路数字信号并输出识别信号。
2.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:所述传感光纤环通过波片和反射镜与光纤连接。
3.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:所述合并单元包括光源、耦合器、探测器、解调电子电路、起偏器、偏振分光和相位调制器； 所述光源发出的光线经过耦合器后被起偏器起偏为偏振光，所述偏振光进入相位调制器；所述相位调制器通过传输光纤与传感光纤环连接；所述相位调制器与解调电子电路连接；所述解调电子电路与探测器连接；所述探测器与耦合器连接。
4.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:还包括设置于所述相位调制器输入端的保偏光缆，所述保偏光缆另一端与传感光纤环连接。
5.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:所述光源为宽带光源。
6.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:所述合并单元采用插值法来实现传感光纤环同步工作。
7.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:还包括自检告警模块，所述自检和告警模块用于实时监控光纤光学元件盒电路元件的运行状态。
8.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器检测系统，其特征在于:还包括分别与合并单元连接的线路保护模块、母线保护模块、稳控系统模块、测控模块和计量模块。
【专利摘要】本发明公开了一种全光纤电流互感器检测系统，包括传感光纤环、光路系统、电路系统、合并单元；所述传感光纤环，用于获取待测处的电流信号并生成光强信号携带Faraday旋光角的数据信息；所述光路系统，用于通过光纤将数据信息传输到电路系统；所述电路系统，用于接收光路系统传输的数据信息并转换成电路数字信号；所述合并单元，用于接收电路系统生成的电路数字信号并输出识别信号。本发明提供的电流互感器采用特殊的光纤缠绕方式，有效抑制了温度漂移，克服了普通光纤互感器检测精度受到光纤双折射现的影响，双折射现象会受到温度的影响，从而存在检测精度随温度变化产生的精度漂移。
【IPC分类】G01R15-24
【公开号】CN104635010
【申请号】CN201510067181
【发明人】王彬栩, 安磊, 方伟, 王飞军, 管金胜, 叶斌, 赵剑, 陈毅杰
【申请人】宁波永耀信息科技有限公司, 国网浙江奉化市供电公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日