一种光学电流测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学电流测量装置，包括传感头系统、动态校正系统、光电解调系统和光纤分支器；传感头系统包括一个或多个晶体光阀磁场传感器、一个或多个螺线管、P1电流端子和P2电流端子，晶体光阀磁场传感器的两端通过光纤与光纤分支器连接，动态校正系统通过光纤与光纤分支器的下行光接口连接，光电解调系统包括光源、光电解调单元和光缆，光电解调系统通过光缆与光纤分支器连接。本实用新型装置消除了温度、磁场等因素的影响，通过螺线管放大一次电流信号，同时通过差分双光路检测，消除外部磁场干扰，大大提高了光学互感器的测量精度，能测量最小额定电流为0.5A，准确级为0.2S级。
【专利说明】
一种光学电流测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种光学电流测量装置。
【背景技术】
[0002]目前，在高压及超高压条件下，电力系统中广泛采用充油的电磁感应式电流互感器以实现电流的测量，但受其测量原理局限，这类电流互感器存在着绝缘困难、故障电流下磁饱和等诸多缺点。因此，人们一直努力寻找一种新型的电流互感器，基于法拉第磁光效应原理的光学电流互感器被认为是一种具有广泛应用前景的新型电流测量设备，它具有绝缘简单可靠、无磁饱和、无二次开路危险、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、安装运输方便等优点，同传统CT相比，具有可观的性价比。因此，目前这一领域已经成为国际竞相研究的热点，近十年来，已有一些试验样机挂网运行，取得了较好的效果，但也暴露出温度稳定性、长期运行的性能稳定性等一些问题。因此，合理设计光学电流互感器系统，慎重选择各个部件对改善其性能显得尤为重要。
【实用新型内容】
[0003]为克服现有技术的不足，本实用新型提供的是一种基于晶体光阀磁场传感器的光学电流测量装置，利用法拉第磁光效应的方法感应磁场，通过分析磁场来计算测量产生磁场的电流，通过螺线管放大一次电流信号，同时通过差分双光路检测，消除外部磁场干扰，大大提高了光学互感器的测量精度。
[0004]为了解决【背景技术】中的技术问题，本实用新型提供了一种光学电流测量装置，包括传感头系统、动态校正系统、光电解调系统和光纤分支器；
[0005]所述传感头系统包括一个或多个晶体光阀磁场传感器、一个或多个螺线管、Pl电流端子和P2电流端子，所述晶体光阀磁场传感器固定于所述螺线管内，且与所述螺线管同轴设置，所述晶体光阀磁场传感器的长度小于所述螺线管的长度，所述螺线管为一个时所述Pl电流端子和P2电流端子由螺线管两端引出，或所述螺线管为多个时，所述螺线管之间通过金属导线顺序连接，顺序连接的第一个螺线管引出Pl电流端子，顺序连接的最后一个螺线管引出P2电流端子，所述晶体光阀磁场传感器的两端通过光纤与所述光纤分支器下行光接口连接，所述晶体光阀磁场传感器与所述螺线管的数量相同且一一对应；
[0006]所述动态校正系统通过光纤与所述光纤分支器的下行光接口连接，所述动态校正系统用于将光信号转化为电流，进而在晶体光阀磁场传感器外侧形成参考磁场，所述晶体光阀磁场传感器同时检测到参考磁场和所述螺线管产生的被测磁场；
[0007]所述光电解调系统包括光源和光电解调单元，所述光电解调系统通过光缆与所述光纤分支器上行光接口连接，所述光源发出恒定的第一光信号、第二光信号和第三光信号，所述第一光信号和第二光信号通过所述光纤分支器传输到所述晶体光阀磁场传感器，所述第三光信号通过所述光纤分支器传输到所述动态校正系统，所述晶体光阀磁场传感器所感应的被测电流的磁场信号通过光纤分支器传回所述光电解调系统，所述光电解调系统将反馈回的光信号转换成电信号，并进行解调，计算出被测电流。
[0008]进一步地，所述多个螺线管平行浇筑成一体。
[0009]进一步地，所述动态校正系统包括光电校准器和参考线圈，所述光电校准器与所述光纤分支器的下行光接口连接，所述参考线圈置于所述螺线管内。
[0010]进一步地，所述参考线圈与所述晶体光阀磁场传感器的数量相同且一一对应，所述参考线圈之间通过金属导线顺序连接。
[0011]进一步地，所述第一光信号的波长为1400-1600nm;所述第二光信号的波长为1350-1550nm;所述第三光信号的波长为850-1050nm。
[0012]具体地，所述第一光信号和第二光信号组成差分双光路。
[0013]具体地，所述光源是激光器。
[0014]进一步地，所述光电解调系统测出的电流数据以IEC61850标准协议格式打包，发送至下级合并单元。
[0015]本实用新型的一种光学电流测量装置，消除了温度、磁场等因素的影响，通过螺线管放大一次电流信号，同时通过差分双光路检测，消除外部磁场干扰，大大提高了光学互感器的测量精度，能测量最小额定电流为0.5A，准确级为0.2S级，达国际先进水平。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0017]图1是本实用新型一种光学电流测量装置的结构示意图。
[0018]其中，图中附图标记对应为:1_晶体光阀磁场传感器，2-螺线管，3-P1电流端子，4-P2电流端子，5-光电校准器，6-参考线圈，7-光纤分支器，8-光源，9-光电解调单兀，I O-光缆。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020]实施例1:
[0021]本实用新型公开了一种光学电流测量装置，包括传感头系统、动态校正系统、光电解调系统和光纤分支器7;
[0022]所述传感头系统包括一个晶体光阀磁场传感器1、一个螺线管2、P1电流端子3和P2电流端子4，所述晶体光阀磁场传感器I固定于所述螺线管2内，且与所述螺线管2同轴设置，所述晶体光阀磁场传感器I的长度小于所述螺线管2的长度，所述螺线管2为一个时所述Pl电流端子3、P2电流端子4由螺线管2两端引出，，Pl电流端子3和P2电流端子4接入被测电流，所述晶体光阀磁场传感器I的两端通过光纤与所述光纤分支器7下行光接口连接，所述晶体光阀磁场传感器I与所述螺线管2的数量相同且一一对应；
[0023]所述动态校正系统通过光纤与所述光纤分支器7的下行光接口连接，所述动态校正系统用于将光信号转化为电流，进而在晶体光阀磁场传感器I外侧形成参考磁场，所述晶体光阀磁场传感器I同时检测到参考磁场和所述螺线管2产生的被测磁场；
[0024]所述光电解调系统包括光源8和光电解调单元9，所述光电解调系统通过光缆10与所述光纤分支器7上行光接口连接，所述光源8发出恒定的第一光信号、第二光信号和第三光信号，所述第一光信号和第二光信号通过所述光纤分支器7传输到所述晶体光阀磁场传感器I，所述第三光信号通过所述光纤分支器7传输到所述动态校正系统，所述晶体光阀磁场传感器I所感应的被测电流的磁场信号通过光纤分支器7传回所述光电解调系统，所述光电解调系统将反馈回的光信号转换成电信号，并进行解调，计算出被测电流。
[0025]进一步地，所述多个螺线管2平行浇筑成一体。
[0026]进一步地，所述动态校正系统包括光电校准器5和参考线圈6，所述光电校准器5与所述光纤分支器7的下行光接口连接，所述参考线圈6置于所述螺线管2内。
[0027]进一步地，所述参考线圈6与所述晶体光阀磁场传感器I的数量相同且一一对应，所述参考线圈6之间通过金属导线顺序连接。
[0028]进一步地，所述第一光信号的波长为1550nm、功率为450yW;所述第二光信号的波长为1490nm、功率为450yW;所述第三光信号的波长为980nm、功率为120yW。
[0029]具体地，所述第一光信号和第二光信号组成差分双光路。
[0030]具体地，所述光源是激光器。
[0031 ]进一步地，所述光电解调系统测出的电流数据以IEC61850标准协议格式打包，发送至下级合并单元。
[0032]实施例2:
[0033]请参阅图1，本实用新型公开了一种光学电流测量装置，包括传感头系统、动态校正系统、光电解调系统和光纤分支器7 ；
[0034]所述传感头系统包括两个晶体光阀磁场传感器1、两个螺线管2、P1电流端子3和P2电流端子4，所述晶体光阀磁场传感器I固定于所述螺线管2内，且与所述螺线管2同轴设置，所述晶体光阀磁场传感器I的长度小于所述螺线管2的长度，所述螺线管2为两个时所述螺线管2之间通过金属导线顺序连接，顺序连接的第一个螺线管引出Pl电流端子3，顺序连接的最后一个螺线管引出P2电流端子4，P1电流端子3和P2电流端子4接入被测电流，所述晶体光阀磁场传感器I的两端通过光纤与所述光纤分支器7下行光接口连接，所述晶体光阀磁场传感器I与所述螺线管2的数量相同且一一对应；
[0035]所述动态校正系统通过光纤与所述光纤分支器7的下行光接口连接，所述动态校正系统用于将光信号转化为电流，进而在晶体光阀磁场传感器I外侧形成参考磁场，所述晶体光阀磁场传感器I同时检测到参考磁场和所述螺线管2产生的被测磁场；
[0036]所述光电解调系统包括光源8和光电解调单元9，所述光电解调系统通过光缆10与所述光纤分支器7上行光接口连接，所述光源8发出恒定的第一光信号、第二光信号和第三光信号，所述第一光信号和第二光信号通过所述光纤分支器7传输到所述晶体光阀磁场传感器I，所述第三光信号通过所述光纤分支器7传输到所述动态校正系统，所述晶体光阀磁场传感器I所感应的被测电流的磁场信号通过光纤分支器7传回所述光电解调系统，所述光电解调系统将反馈回的光信号转换成电信号，并进行解调，计算出被测电流。
[0037]进一步地，所述多个螺线管2平行浇筑成一体。
[0038]进一步地，所述动态校正系统包括光电校准器5和参考线圈6，所述光电校准器5与所述光纤分支器7的下行光接口连接，所述参考线圈6置于所述螺线管2内。
[0039]进一步地，所述参考线圈6与所述晶体光阀磁场传感器I的数量相同且一一对应，所述参考线圈6之间通过金属导线顺序连接。
[0040]进一步地，所述第一光信号的波长为1550nm、功率为450yW;所述第二光信号的波长为1490nm、功率为450yW;所述第三光信号的波长为980nm、功率为120yW。
[0041]具体地，所述第一光信号和第二光信号组成差分双光路。
[0042]具体地，所述光源是激光器。
[0043]进一步地，所述光电解调系统测出的电流数据以IEC61850标准协议格式打包，发送至下级合并单元。
[0044]本实用新型的一种光学电流测量装置，消除了温度、磁场等因素的影响，通过螺线管放大一次电流信号，同时通过差分双光路检测，消除外部磁场干扰，大大提高了光学互感器的测量精度，能测量最小额定电流为0.5A，准确级为0.2S级，达国际先进水平。
[0045]本实用新型实施例的光学电流测量装置工作过程如下:由光源激光器发出恒定的第一光信号和第二光信号依次通过光缆、光纤分支器和光纤传输到晶体光阀磁场传感器，晶体光阀磁场传感器所感应的被测电流的磁场信号通过光纤传回光电解调系统，由光源激光器发出恒定的第三光信号依次通过光缆、光纤分支器和光纤传输到动态校正系统，动态校正系统将光信号转化为电流，进而在晶体光阀磁场传感器外侧形成参考磁场，晶体光阀磁场传感器同时检测到参考磁场和螺线管产生的被测磁场;晶体光阀磁场传感器所感应的被测电流的磁场信号通过光纤传回所述光电解调系统，所述光电解调系统将反馈回的光信号转换成电信号，并进行解调，计算出被测电流，并以IEC61850标准协议格式打包，发送至下级合并单元。
[0046]本实用新型具体实施例2中螺线管数量不一定是两个，可以是三个、四个或者更多。
[0047]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种光学电流测量装置，其特征在于，包括传感头系统、动态校正系统、光电解调系统和光纤分支器(7)； 所述传感头系统包括一个或多个晶体光阀磁场传感器(I)、一个或多个螺线管(2)、P1电流端子(3)和P2电流端子(4)，所述晶体光阀磁场传感器(I)固定于所述螺线管(2)内，且与所述螺线管(2)同轴设置，所述晶体光阀磁场传感器(I)的长度小于所述螺线管(2)的长度，所述螺线管(2)为一个时，所述Pl电流端子(3)和P2电流端子(4)由螺线管(2)两端引出，或所述螺线管(2)为多个时，所述螺线管(2)之间通过金属导线顺序连接，顺序连接的第一个螺线管引出Pl电流端子(3)，顺序连接的最后一个螺线管引出P2电流端子(4)，所述晶体光阀磁场传感器(I)的两端通过光纤与所述光纤分支器(7)下行光接口连接，所述晶体光阀磁场传感器(I)与所述螺线管(2)的数量相同且一一对应； 所述动态校正系统通过光纤与所述光纤分支器(7)的下行光接口连接，所述动态校正系统用于将光信号转化为电流，进而在晶体光阀磁场传感器(I)外侧形成参考磁场，所述晶体光阀磁场传感器(I)同时检测到参考磁场和所述螺线管(2)产生的被测磁场； 所述光电解调系统包括光源(8)和光电解调单元(9)，所述光电解调系统通过光缆(10)与所述光纤分支器(7)上行光接口连接，所述光源(8)发出恒定的第一光信号、第二光信号和第三光信号，所述第一光信号和第二光信号通过所述光纤分支器(7)传输到所述晶体光阀磁场传感器(I)，所述第三光信号通过所述光纤分支器(7)传输到所述动态校正系统，所述晶体光阀磁场传感器(I)所感应的被测电流的磁场信号通过光纤分支器(7)传回所述光电解调系统，所述光电解调系统将反馈回的光信号转换成电信号，并进行解调，计算出被测电流。2.根据权利要求1所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述多个螺线管(2)平行饶筑成一体。3.根据权利要求1所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述动态校正系统包括光电校准器(5)和参考线圈(6)，所述光电校准器(5)与所述光纤分支器(7)的下行光接口连接，所述参考线圈(6)置于所述螺线管(2)内。4.根据权利要求3所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述参考线圈(6)与所述晶体光阀磁场传感器(I)的数量相同且一一对应，所述参考线圈(6)之间通过金属导线顺序连接。5.根据权利要求1所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述第一光信号的波长为1400-1600nm;所述第二光信号的波长为1350-1550nm;所述第三光信号的波长为850-1050nm。6.根据权利要求1或5所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述第一光信号和第二光信号组成差分双光路。7.根据权利要求1或5所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述光源是激光器。8.根据权利要求1所述的一种光学电流测量装置，其特征在于，所述光电解调系统测出的电流数据以IEC61850标准协议格式打包，发送至下级合并单元。
【文档编号】G01R19/00GK205427023SQ201620142861
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】李泉, 凌清, 张韦, 王克银
【申请人】江苏思源赫兹互感器有限公司