具有双保护功能的全光纤电流互感器的制造方法
【专利摘要】一种具有双保护功能的全光纤电流互感器，包括敏感头，其特别之处在于：所述敏感头包括尾端分别连有反射镜的第一传感光纤和第二传感光纤，用于分别环绕在待测线缆外实现传感；第一传感光纤与第一数字解调模块连接，第二传感光纤与第二数字解调模块连接，第一数字解调模块和第二数字解调模块与主备倒换控制模块连接，用于实现输出的切换。与现有全光纤电流互感器相比，本发明利用了双保护结构，在一路传感光纤不能准确测量或不能正常工作时可切换至另一路进行测量，而无需对敏感头进行检修和重新安装，使整个电流互感器能够在温度急剧变化等恶劣条件下长期保持稳定工作，从而大大减少了全光纤电流互感器工作异常造成的损失和维护成本。
【专利说明】具有双保护功能的全光纤电流互感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学电流互感器，具体地指一种具有双保护功能的全光纤电流互感器。
【背景技术】
[0002]随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，对电力设备小型化、智能化和高可靠性的要求越来越高。目前在电力系统中广泛应用的是常规电磁式电流、电压互感器或电容式传感器，由于系统电压增高，致使互感器的绝缘结构复杂，体积增加，造价也随之升高；同时电磁式互感器还存在着磁饱和、铁磁谐振、动态范围小等缺点，已难以满足电力系统的发展要求。
[0003]新型电子式互感器具有结构紧凑、体积小、抗电磁干扰、不饱和以及易于数字信号传输的优点，顺应电力工程的发展要求，特别是随着GIS、HGIC的普遍应用和特高压变电站的建设，电子式互感器在工程应用上的实践尤为重要。近年来随着基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器技术的不断发展，常规模拟信号和控制电缆将逐步被光电数字信号和光纤代替。全光纤电流互感器与传统电磁式电流互感器相比，具有许多优势:全光纤电流互感器测量线性度及准确度极高、动态范围大、频率响应宽、绝缘性好，其内部不充油、无绝缘气体、环保性能好、符合抗震标准；全光纤电流互感器安全可靠，运行中功耗小，适用范围涵盖了电磁式互感器的所有应用场合，尤其是超高压如750KV电网及对精度和暂态特性要求高的场合；同时，全光纤电流互感器体积小、重量轻、节省运输和安装成本，适合在紧凑的变电站或需要改造但空间有限的改建工程中使用；220KV全光纤电流互感器比传统电流互感器价格稍低，500KV全光纤电流互感器价格显著低于传统电流互感器，具有很高的经济效益，很适合电力数字化和自动化的发展趋势。
[0004]现有全光纤电流互感器的结构如说明书附图部分的图1所示，其中1/4波片、传感光纤和反射器构成敏感头部分，该全光纤电流互感器的工作原理大致为:光源发出的光经过耦合器、再经过起偏器后变成线偏振光，线偏振光经45°光纤熔点注入到保偏光纤的快、慢轴，两束正交的线偏振光经相位调制器调制后进入传输光纤，由1/4波片转换为两束正交的圆偏振光并进入传感光纤，在磁场作用下，两束圆偏振光之间产生正比于被测电流的相位差，经反射镜反射后两束圆偏振光沿原路返回，同时相位差加倍，并再次由1/4波片转换为两束模式互换(原来沿保偏光纤快轴传输的线偏振光此时沿慢轴传输，原来沿保偏光纤慢轴传输的线偏振光此时沿快轴传输)的正交线偏振光，两束线偏振光最终在45°熔点处发生干涉，经检偏器检偏后最终由探测器检测到干涉信息，经过信号处理部分完成其整个工作过程。
[0005]虽然全光纤电流互感器具有前述较传统电磁式互感器的众多优势，但由于全光纤电流互感器的实际应用场合往往存在温度急剧变化等恶劣条件，所以实际的测量精度往往受到环境影响，且一旦发生损坏，将损失测量数据，造成互感器敏感头的检修、重新安装成本。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题就是提供一种具有双保护功能的全光纤电流互感器，具有两路传感光纤，能够在一路不能准确测量或不能正常工作时切换至另一路进行测量，无需对其敏感头进行检修，进而大大减少全光纤电流互感器工作异常造成的损失和维护成本。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供的一种具有双保护功能的全光纤电流互感器，包括敏感头，其特别之处在于:所述敏感头包括尾端分别连有反射镜的第一传感光纤和第二传感光纤，用于分别环绕在待测线缆外实现传感；第一传感光纤与第一数字解调模块连接，第二传感光纤与第二数字解调模块连接，第一数字解调模块和第二数字解调模块与主备倒换控制模块连接，用于实现输出的切换。
[0008]上述技术方案中，所述全光纤电流互感器还包括分布式温度测量系统，分布式温度测量系统包括第一测温光纤及其光源、信号接收模块、信号处理模块，和第二测温光纤及其光源、信号接收模块、信号处理模块；第一测温光纤与所述第一传感光纤并行设置，第二测温光纤与所述第二传感光纤并行设置。
[0009]进一步地，所述第一测温光纤的信号处理模块输出端分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接，第二测温光纤的信号处理模块输出端分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接。
[0010]上述技术方案中，所述敏感头包括呈环形的敏感头壳体，敏感头壳体内开有两组环形凹槽，分别用于容纳所述第一传感光纤(或者并行设置的第一传感光纤、第一测温光纤)和第二传感光纤(或者并行设置的第二传感光纤、第二测温光纤)，敏感头壳体的两组环形凹槽尾端处分别设有反射镜凹槽，用于容纳所述反射镜，敏感头壳体的侧面设有开孔，用于光纤的引出。
[0011]与前述现有全光纤电流互感器相比，本发明的有益效果在于:利用了双保护结构，在一路传感光纤不能准确测量或不能正常工作时可切换至另一路进行测量，而无需对敏感头进行检修和重新安装，使整个电流互感器能够在温度急剧变化等恶劣条件下长期保持稳定工作，从而大大减少全光纤电流互感器工作异常造成的损失和维护成本；进一步地，分布式温度测量系统的设置，在不影响互感器绝缘性的情况下，能够实时获取两路传感光纤的温度信息，这些温度数据可用于利用外部电路实现温度变化所引起误差的补偿，使最终的电流测量结果更精确；专为两路(组)传感光纤设计的开有两组环形凹槽的敏感头壳体的设置，便于敏感头的装配和使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为现有全光纤电流互感器的结构暨工作原理图。
[0013]图2为本发明全光纤电流互感器的敏感头内部结构示意图。
[0014]图3为本发明的工作原理图。
[0015]图中:I一第一传感光纤，2—第一测温光纤，3—第二传感光纤，4一第二测温光纤，5—反射镜，6—敏感头壳体，7—环形凹槽。【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述。
[0017]图1示意出了现有全光纤电流互感器的结构及其工作原理，因在【背景技术】部分已作了详细描述，于此不再赘述。
[0018]如图2和图3所示，本发明的一种具有双保护功能的全光纤电流互感器，包括敏感头和分布式温度测量系统，其它结构与现有全光纤电流互感器相似。其敏感头包括呈环形的敏感头壳体6，敏感头壳体6内开有两组环形凹槽7，敏感头壳体6的两组环形凹槽7尾端处分别设有反射镜凹槽，敏感头壳体6的侧面设有开孔。敏感头还包括尾端分别连有反射镜5的第一传感光纤I和第二传感光纤5，二者均为低双折射光纤，第一传感光纤I依次经光电探测器、放大器和模数转换模块与第一数字解调模块连接，第二传感光纤5依次经光电探测器、放大器和模数转换模块与第二数字解调模块连接，第一数字解调模块和第二数字解调模块与主备倒换控制模块连接，可用于实现输出的切换。分布式温度测量系统则包括第一测温光纤2及其光源、信号接收模块、信号处理模块，和第二测温光纤4及其光源、信号接收模块、信号处理模块。第一测温光纤2与前述第一传感光纤I并行设置，第二测温光纤4与前述第二传感光纤3并行设置，分别用于测量两根传感光纤的温度。第一测温光纤2的信号处理模块输出端分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接，第二测温光纤4的信号处理模块输出端也分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接。第一传感光纤I和第一测温光纤2盘绕在敏感头壳体6的一组环形凹槽7内，第二传感光纤3和第二测温光纤4盘绕在敏感头壳体6的另一组环形凹槽7内，两个反射镜5置于反射镜凹槽中，两组共四根光纤从敏感头壳体6侧面的开孔引出。
[0019]工作时，第一数字解调模块和第二数字解调模块构成本装置的数据处理部分，分别处理两个反射镜5反射的光信号，同时接收两根测温光纤2、4的温度信号，数字解调模块判断温度传感部分(测温光纤及其光源、信号接收模块、信号处理模块)是否正常工作，如果某一路温度传感部分由于损坏或其它原因造成信号错误，则由数字解调模块切换至另一路温度传感部分的数据；主备倒换控制模块用于切换第一数字解调模块和第二数字解调模块的输出，如果某一路数字解调模块不能正常工作，就由主备倒换控制模块切换至另一路第二数字解调模块输出，因此提高了整个电流互感器的可靠性，并延长了电流互感器的使用寿命。数字解调模块还可利用外部电路实现温度变化所引起误差的补偿，使电流互感器的测量精度得到提高。
【权利要求】
1.一种具有双保护功能的全光纤电流互感器，包括敏感头，其特征在于:所述敏感头包括尾端分别连有反射镜(5)的第一传感光纤(I)和第二传感光纤(3),用于分别环绕在待测线缆外实现传感；第一传感光纤(I)与第一数字解调模块连接，第二传感光纤(3)与第二数字解调模块连接，第一数字解调模块和第二数字解调模块与主备倒换控制模块连接，用于实现输出的切换。
2.根据权利要求1所述的具有双保护功能的全光纤电流互感器，其特征在于:所述全光纤电流互感器还包括分布式温度测量系统，分布式温度测量系统包括第一测温光纤(2)及其光源、信号接收模块、信号处理模块，和第二测温光纤(4)及其光源、信号接收模块、信号处理模块；第一测温光纤(2)与所述第一传感光纤(I)并行设置，第二测温光纤(4)与所述第二传感光纤(3)并行设置。
3.根据权利要求2所述的具有双保护功能的全光纤电流互感器，其特征在于:所述第一测温光纤(2)的信号处理模块输出端分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接，第二测温光纤(4)的信号处理模块输出端分别与第一数字解调模块和第二数字解调模块连接。
4.根据权利要求1所述的具有双保护功能的全光纤电流互感器，其特征在于:所述敏感头包括呈环形的敏感头壳体(6)，敏感头壳体(6)内开有两组环形凹槽(7)，分别用于容纳所述第一传感光纤(I)和第二传感光纤(3)，敏感头壳体(6)的两组环形凹槽(7)尾端处分别设有反射镜凹槽，用于容纳所述反射镜(5)，敏感头壳体(6)的侧面设有开孔，用于光纤的引出。
5.根据权利要求2或3所述的具有双保护功能的全光纤电流互感器，其特征在于:所述敏感头包括呈环形的敏感头壳体(6)，敏感头壳体(6)内开有两组环形凹槽(7)，分别用于容纳并行设置的第一传感光纤(I)和第一测温光纤(2)以及第二传感光纤(3)和第二测温光纤(4)，敏感头壳体(6)的两组环形凹槽(7)尾端处分别设有反射镜凹槽，用于容纳所述反射镜(5)，敏感头壳体(6)的侧面设有开孔，用于光纤的引出。
【文档编号】G01R15/24GK103869135SQ201410110343
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】胡元兵, 张芳, 关昌 申请人:武汉长盈通光电技术有限公司