本实用新型涉及光纤技术领域和测量技术领域，尤其涉及一种单通道光纤电流互感系统。
背景技术：
随着当前我国经济的快速发展，电气设备应用领域越来越广泛，推动了电力系统电压和电流等级的提高，也将给电力系统的检测设备带来了更高的性能要求，尤其是在超大电流检测领域，传统的电磁互感式的电流互感器由于其自身所暴露出的绝缘困难、易饱和、运行成本高、暂态响应差等问题，越来越难满足行业需求，而全光纤电流互感器凭借其易于安装、抗电磁干扰、没有磁饱和效应、动态范围宽等优点越来越被电力行业所重视，有着传统电流互感系统无法比拟的优势。
光纤传感系统自提出以来，随着测量精度的要求不断提高，经历了一系列的发展，由起初的强度型调制光纤电流互感系统到带有sagnac环和反射式干涉型的光纤电流传感技术的大规模出现，再到如今一些基于光纤光栅的新型电流传感器也开始得到了人们的广泛关注。
现有的光纤电流互感系统多数采用的方案是：将线偏振光分成两束正交圆偏振光在传感光纤中传输，当存在磁场时，由于两束圆偏振光有不同的传播速度，进而产生干涉现象，通过解调干涉条纹的强弱来探测电流的大小。然而，该方案在实际实施中，保偏光纤的45°熔接具有较大的难度，熔接过程中的角度误差会导致测量精度下降。另一方面，现有的光纤电流互感系统存在元件过多和结构过于复杂等缺点，不利于实施应用。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种单通道光纤电流互感系统，具有稳定、精度高、和光路简单等优点。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种单通道光纤电流互感系统，包括宽带光源、光环行器、法拉第反射镜、传感光纤、光学单元、光电探测器、数据采集模块和上位机；所述光环行器上设置有第一端口、第二端口和第三端口，所述光学单元上设置有A端口、B端口和C端口；
所述宽带光源的输出端与所述光环行器的第一端口连接，所述光环行器的第二端口与所述光学单元的A端口连接，所述光环行器的第三端口外露；所述光学单元的C端口通过所述传感光纤与所述法拉第反射镜的输入端连接；所述光学单元的B端口与所述光电探测器的输入端连接，所述光电探测器输出端通过所述数据采集模块与所述上位机连接。
采用上述方案的有益效果是：相比传统的光纤电流互感系统，本系统所需元件大大减少，光路简单，并能够有效消除光源不稳定性和光路中多种损耗所带来的误差，提高了系统的传感精度和稳定性。
进一步地，所述光学单元包括法拉第旋光转子和单轴双折射晶体，所述单轴双折射晶体与A端口、B端口连接，所述法拉第旋光转子与C端口连接；
入射光从A端口入射至所述单轴双折射晶体时，入射光被所述单轴双折射晶体分成o光和e光，e光被丢弃，o光入射至所述法拉第旋光转子并经C端口射出；入射光从C端口入射至所述法拉第旋光转子时，入射光会入射在所述单轴双折射晶体上，并经所述单轴双折射晶体分成o光和e光，o光经A端口射出，e光经B端口射出。
进一步地，所述光环行器包括法拉第转子和双折射晶体。
进一步地，所述法拉第反射镜包括法拉第旋光器和反射镜，入射光经过法拉第旋光器后入射在反射镜上，入射光经反射镜反射后通过法拉第旋光器射出。
进一步地，所述传感光纤为低双折射旋转光纤，所述传感光纤的步长为7mm，螺距为3mm，衰减为4db/km。
进一步地，所述宽带光源为中心波长为1550nm的ASE光源，所述光学单元的工作波长为1550nm。
进一步地，所述数据采集模块为数据采集卡。
附图说明
图1为本实用新型一种单通道光纤电流互感系统的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、宽带光源，2、光环行器，3、法拉第反射镜，4、传感光纤，5、光学单元，6、光电探测器，7、数据采集模块，8、上位机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，图1为本实用新型一种单通道光纤电流互感系统的结构示意图。一种单通道光纤电流互感系统，主要由两大部分组成：光学部分以及信号采集部分。光学部分包括宽带光源1、光环行器2、光学单元5、传感光纤4、法拉第反射镜3、光电探测器6。信号采集部分包括数据采集模块7和上位机8。
所述光环行器2包括三个端口，分别为A端口，B端口和C端口。
宽带光源1为中心波长为1550nm的ASE光源，即放大自发辐射光源。
光环行器2为一个多端口无源器件，其内部由法拉第转子和双折射晶体构成，通过对双折射晶体中o光和e光的转换，使光波在其中内沿特定的方向进行，从而有效解决了光环行和分路的问题，降低了光路系统的复杂度。
法拉第反射镜3由法拉第旋光器和反射镜构成，入射光经过法拉第旋光器后入射在反射镜上，入射光经反射镜反射后通过法拉第旋光器射出。
传感光纤4为低双折射旋转光纤。在本实施例中，传感光纤4的步长为7mm，螺距为3mm，衰减为4db/km。低双折射旋转光纤在拉制过程中的绕轴自转能在一定程度上消除由应力及纤芯偏离中心而引起的内在线性双折射，同时由于旋转而引入的圆双折射也能在一定程度上抑制线性双折射。因此，采用低双折射旋转光纤能够降低双折射对测量结果的影响。
光学单元5包括法拉第旋光转子和单轴双折射晶体，单轴双折射晶体与A端口、B端口连接，法拉第旋光转子与C端口连接，工作波长为1550nm。入射光从A端口入射至单轴双折射晶体时，入射光会被单轴双折射晶体分成o光和e光，e光被丢弃，而o光入射至法拉第旋光转子并经C端口射出；入射光从C端口入射至法拉第旋光转子时，入射光会入射在单轴双折射晶体上，并经单轴双折射晶体分成o光和e光，o光经A端口射出，e光经B端口射出。
光电探测器6用于将光信号转化为电信号。
在本实施例中，数据采集模块7选用研华数据采集卡。
上位机8采用Matlab作为上位机8的编程软件，便于对采集数据进行复杂算法处理运算。
具体地，宽带光源1的输出端与光环行器2的第一端口连接，光环行器2的第二端口与光学单元5的A端口连接，光学单元5的C端口通过传感光纤4与法拉第反射镜3的输入端连接；光环行器2的第三端口外露，光学单元5的B端口与光电探测器6的输入端连接，光电探测器6输出端通过数据采集模块7与上位机8连接。
上述方案中，宽带光源1发出的入射光从光环行器2的第一端口进入光环行器2，再经第二端口射出，然后入射光经A端口进入光学单元5，入射光在光学单元5中起偏并旋转22.5°后进入传感光纤4，入射光在传感光纤4中受磁场作用其偏振面发生旋转，入射光经传感光纤4进入法拉第反射镜3，经法拉第反射镜3反射后入射光再次进入传感光纤4，其偏振面再次发生旋转，此时经历双重旋转的入射光进入光学单元5并在光学单元5中形成两束正交分量，其中一束正交分量经光学单元5的B端口直接进入光电探测器6，另一束正交分量经光环行器的第二端口进入光环行器2经外露光纤损耗掉。数据采集模块7采集光电探测器6的探测数据并将这些数据输送至上位机8，上位机8对这些数据进行计算获得偏振面旋转的角度，并根据旋转的角度得出电流值的大小。仅需解调反射光经过分光后的一路光信号则可准确的得出电流大小，避免通过双通道传感的方法造成的光路衰减差异给系统带来的误差，提高了系统的准确性，同时也因单通道检测的缘故，简化了系统结构。
本实用新型提供了一种结构简单的电流互感系统，该系统的整体结构为反射式，因为使用时无需对保偏光纤进行45°熔接，所以不会因为熔接过程中的角度误差导致测量精度的下降；且由于法拉第反射镜3的使用补偿了线性双折射的影响，对震动保持更高的免疫性；同时仅对反射回的一路光进行解调与数据采集，采用数据积分处理算法，推导适用于单通道的信号处理算法，有效地消除了光源不稳定和光路中各种损耗所带来的误差，提高了该传感系统的传感精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。