双环复合传感光学电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电力系统高压线路电流测量装置领域，特别设及一种双环复合传 感光学电流互感器。
【背景技术】
[0002] 电流互感器是电力系统计量和保护控制的重要设备，电磁式电流互感器经过长期 发展，其测量稳态电流的精度可达万分之几，甚至更高；可是在短路故障情况下电磁式电流 互感器出现严重的磁饱和现象，导致二次输出电流波形失真，不能描述短路电流的过渡过 程，该是继电保护误动和拒动的主要原因之一。今后，电力系统的监视与控制将走向全时间 过程，从局部走向全局。继电保护的误动和拒动会给电力系统带来灾难性的事故，因此，人 们正在构建电力系统安全防御体系。
[0003] 传统的电磁式电流互感器不能反映电网动态过程，迫切需要新型的电流互感器， 于是基于法拉第磁光效应的光学电流互感器受到重视，特别是直通光路和块状光学电流互 感器。2007年5月16日中国专利局公开了申请号为200510117694. 8名称为"光学电流互 感器及其测定电流的方法"的发明专利说明书。其技术方案是；传感头为直条状磁光材料， 沿直线布置的输入光纤、输入自聚焦透镜、起偏器、光学传感头、检偏器、平行输出自聚焦透 镜和光纤及垂直输出自聚焦透镜和光纤构成基本光路。被测电流通过环形导体，在其腔内 建立平行磁场，在磁场内至少有一条基本光路，其传感头与磁力线平行。多个光路时各传感 头等长且到环形导体轴线等距，每光路的输出光纤分别接低压侧的两个光电转换器，输出 平行电压信号和垂直电压信号，从而算出被测电流。
[0004] 该发明传感头中的偏振光直通，克服"光绕电"式的光学电流互感器的光路缺陷， 不会因反射面变性而失稳。该互感器能长期稳定运行且测量精度较高；但是还有不足之处， 表现在该样的光学电流互感器测量精度的提高也很有限。因此要解决的技术问题是提供一 种双环复合传感光学电流互感器，用W分离光学电流互感器的线性双折射和Verdet常数 等时变参数，并加W计算消除，进一步提高光学电流互感器的测量精度。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是现有技术传统的电磁式电流互感器不能反映电网动态过程， 直通光路和块状光学电流互感器的测量精度提高也很有限的不足，提供一种双环复合传感 光学电流互感器，其特征在于，所述双环复合传感光学电流互感器由智能随调光源31、一级 光分路器17、二级光分路器18、一级前置光探测器19、二级前置光探测器20、双环复合磁光 传感单元12、二级垂直光探测器21、二级平行光探测器22、一级平行光探测器23和智能光 学矢量信号处理器32按照传输光路配置而成；其中智能随调光源31、一级光分路器17和 双环复合磁光传感单元12串联布置，智能光学矢量信号处理器32分别连接智能随调光源 31和双环复合磁光传感单元12 ;所述一级前置光探测器19、二级前置光探测器20、二级垂 直光探测器21、二级平行光探测器22、一级平行光探测器23分别和智能光学矢量信号处理 器32连接；一级光分路器17和二级光分路器18分别与一级前置光探测器19和二级前置 光探测器20连接。
[0006] 所述双环复合磁光传感单元12的构成包括；一级输入准直器1、一级起偏器2布 置在一级磁光材料3的左端、一级检偏器4、一级平行准直器5布置在一级磁光材料3的右 端、一级垂直输出准直器6布置在一级检偏器4的下面，并与一级平行准直器5垂直，其输 出对准二级光分路器18 ;二级输入准直器7、二级起偏器8布置在二级磁光材料33的左端、 二级检偏器9、二级平行准直器10布置在二级磁光材料33的右端，二级垂直准直器11布置 在二级检偏器9的下面，并与二级平行准直器10垂直，一级平行准直器5、二级平行准直器 10和二级垂直准直器11的输出分别对准一级平行光探测器23、二级平行光探测器22和二 级垂直光探测器21。
[0007] 所述的智能随调光源31由光源控制CPU 13、预制信号发生器14、信号功率驱动器 15和随调光源16顺次连接构成；其中随调光源16与一级光分路器17连接，光源控制器CPU 13与智能光学矢量信号处理器32连接。
[000引所述智能光学矢量信号处理器32包括；预制信号成分分离单元24、前置信号成分 分离单元25、垂直矢量信号锁定单元26、平行矢量信号锁定单元27和后置信号成分分离单 元28分别与信号模数转换器30连接，信号模数转换器30和信号处理CPU 29连接，信号处 理CPU 29和光源控制CPU 13连接。
[0009] 所述一级磁光材料3和二级磁光材料33紧贴在一起，一级磁光材料3比二级磁光 材料33长1/3?1/4 ;
[0010] 所述一级磁光材料3和二级磁光材料33为直条状磁光传感玻璃或者直条状磁光 传感晶体，或是磁光传感光纤；当一级磁光材料3和二级磁光材料33是磁光传感光纤时，磁 光传感光纤是均匀绕制在圆柱形通电导体45上。
[0011] 所述垂直矢量信号锁定单元26和平行矢量信号锁定单元27采用相同的结构，并 统称为矢量信号锁定单元。
[0012] 所述矢量信号锁定单元由矢量信号窄带预制单元46的输出端分别与矢量信号乘 积单元47的输入端和矢量信号延迟乘积单元48的输入端相连；矢量信号乘积单元47的信 号输出端与到矢量信号延迟乘积单元48的输入端相连，矢量信号乘积单元47的信号输出 端和矢量信号延迟乘积单元48的输出端分别与矢量信号处理单元49的输入端相连构成； 其中，矢量信号窄带预制单元46由初级放大器50、预制频带滤波器51和中级放大器52顺 次连接组成；矢量信号乘积单元47由预制信号发生器53、信号乘法滤波器54和低通滤波 器55顺次连接组成；矢量信号延迟乘积单元48由预制信号相位延迟器56、延迟信号乘法 滤波器57和延迟低通滤波器58顺次连接组成；矢量信号处理单元49由AD模拟/数字转 换器59、矢量信号CPU中央处理器60和DA数字/模拟转换器61顺次连接组成。
[0013] 所述预制信号成分分离单元24、前置信号成分分离单元25、后置信号成分分离单 元28采用相同的结构，并统称为信号成分分离单元63 ;所述的信号成分分离单元63由同 步减法器64的输出分别与上升隔离开关66、限幅整形器69和信号成分分离单元63的输出 端相连；所述限幅整形器69的输出端与H分频器70相连，H分频器70的输出端分别与上 升隔离开关66和下降隔离开关68相连，上升隔离开关66的输出与周期积分器67相连，周 期积分器67的输出信号通过下降隔离开关68进入到跟随保持器65,跟随保持器65的输出 与同步减法器64相连组成。
[0014] 本发明的有益效果是与现有技术相比较，本发明的优点如下：
[0015] 1、义用复合传感技术，偏振光通过磁场作用的光学传感材料后由偏光分束棱镜分 成两束光，将垂直光回馈到光学传感系统中，可W得到复合传感后的输出光。在两次复合传 感中，传感材料中的线性双折射是一致的，而法拉第旋转角是不同的，导致的光学电流互感 器测量精度；通过自适应计算就可W将影响测量精度的时变参数抑制，从而解决了因时变 参数所导致的光学电流互感器测量精度的问题。
[0016] 2、采用光学传感回路闭环负反馈结构，消除了环境温度等引起的光学电流互感器 本底光强的随机变化，进一步提高了测量精度。
[0017] 3、磁光传感光路安装于导热性良好的非铁磁材料金属的密封壳体中，在工艺过程 中和运行过程中可W防止污染，提高了光学电流互感器的精度和运行稳定性。
[0018] 4、智能光学矢量信号处理采用自适应信号反馈锁定技术，极大地提高了关键时变 参数提取的精度，克服了现有技术的二次信号处理中元件累积误差的缺点，从而提高了测 量精度。
【附图说明】
[0019] 图1是自适应二级复合传感光学电流互感器的示意图。
[0020] 图2是矢量信号锁定单元的结构示意图。
[0021] 图3是信号成分分离单元的结构示意图。
[0022] 图4矢量信号同步乘积单元的电路原理图。
[0023] 图5是矢量信号延迟乘积单元的电路原理图。
[0024] 图6是矢量信号窄带预制单元的电路原理图。
[0025] 图7是信号成分分离单元的电路原理图。
[0026] 图8为传感材料为传感光纤的自适应二级复合传感光学电流互感器的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 本实用新型提出一种双环复合传感光学电流互感器，下面结合附图，对优选实施 例作详细说明。
[002引图1为双环复合传感光学电流互感器的示意图。该光学电流互感器的磁光传感单 元为双环复合磁光传感单元；所述光学电流互感器由智能随调光源31、一级光分路器17、 二级光分路器18、一级前置光探测器19、二级前置光探测器20、双环复合磁光传感单元12、 二级垂直光探测器21、二级平行光探测器22、一级平行光探测器23和智能光学矢量信号处 理器32配置而成；其中智能随调光源31通过光纤与一级光分路器17的输入光法兰相连， 一级光分路器17的两根输出光纤分别与一级前置光探测器19和双环复合磁光传感单元12 相连，双环复合磁光传感单元12的四根输出光纤分别与一级平行光探测器23、二级平行光 探测器22、二级垂