一种光纤电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种互感器，具体涉及一种光纤电流互感器。
【背景技术】
[0002] 利用Faraday旋光效应的光纤电流互感器，磁场中的磁光玻璃或光纤等传感材料 传输的偏振光偏振方向会因磁场发生旋转，旋转角叫Faraday旋光角，旋光角与磁场强度 成正比，磁场与一次电流成正比。光纤电流互感器具有测量动态范围大、响应快、频带宽、抗 电磁干扰性能好、绝缘结构简单、无爆炸、无二次开路危险、体积小、重量轻、可同时测量交 直流电流、便于集成到其它电力设备中等优点。
[0003] 光纤电流互感器是电力系统中各保护、监控、测量等二次设备的眼睛，通常安装于 一次设备处。高压变电站内，光纤电流互感器为户外设备，温度对光纤电流互感器性能，如 测量精度、可靠性、寿命等有比较大的影响。光纤电流互感器的各组成部分中，光路元器件 对环境温度十分敏感。这样如工作环境温度不稳定，会大大降低其使用寿命。光纤电流互 感器的光路元器件分成两部分，位于地电位的光源-激光器、分束器、相位调制器、耦合器、 光纤延迟环、光电探测器和位于高电位的传感光纤环。自带内置的小型半导体制冷器的光 源-激光器，能将激光器管芯温度控制在规定的温度范围内。如果环境温度变化范围大、变 化频率过快，无疑会对光源内置的半导体制冷器造成比较大的影响，降低使用寿命和制冷 效率。 【实用新型内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种光纤电流互感器，该光纤 电流互感器的采集模块5外设置控制温度范围的户外箱6,使采集模块5在一定的温度范围 内工作，为采集模块5具有高的测量精度、高可靠性提供了温度环境保证，延长了装置的使 用寿命。
[0005]为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为：
[0006]-种光纤电流互感器，光纤电流互感器包括其内与其同轴水平设有导体1的光纤 传感环2、保偏光纤4和位于户外箱6内的采集模块5,所述保偏光纤4外包覆与其同轴的 绝缘子3,采集模块5 -端通过保偏光纤4与光纤传感环2连接，另一端通过通信光纤7与 合并单元8连接。
[0007] 优选的，光纤传感环2位于高电位，光纤传感环2内设置5~15阻传感光纤，传感 光纤为保圆偏振光纤。
[0008] 优选的，保偏光纤4两端分别与光纤传感环2和采集模块5连接。
[0009] 优选的，绝缘子3为刚性支撑绝缘子或柔性复合绝缘子，刚性支撑绝缘子由上至 下依次为连接环3-1、伞形绝缘子3-2和底座3-3,光纤传感环2固接于连接环3-1上表面， 底座3-3设置在户外箱6上。
[0010] 优选的，采集模块5位于地电位，采集模块5包括光路元器件和电路元器件，光路 元器件包括分束器、集成相位调制器和光电探测器，电路元器件包括集成电路芯片、运算放 大器、信号处理器。
[0011] 优选的，户外箱6包括长方体箱体6-1、箱门6-3和箱锁6-13,箱体6-1和箱门6-3 由连接件6-2连接，箱体6-1底面与其上设置的制冷器6-7的热面贴合，箱体6-1和箱门 6-3内壁贴设保温层6-4,箱体6-1底面保温层6-4上设置加热器6-6,制冷器6-7上表面与 加热器6-6上表面与其上设置的平板6-5下表面贴合，平板6-5上设置采集模块5。
[0012] 优选的，连接件6-2为铰链，箱体6-1的上表面和下表面分别开有贯穿箱体6-1表 面和保温层6-4的通孔6-9,平板6-5通过绝热螺栓6-8固定于箱体底面。
[0013] 优选的，箱门6-3内表面设置电源6-12、端子排6-11和温度控制器6-10。
[0014] 导体1内有电流流过时，光纤传感环2内传感光纤传播的正交圆偏振光左旋偏振 光与右旋偏振光在导体1中电流产生的磁场作用下，左旋偏振光与右旋偏振光的偏振方向 旋转角度相反，引起两束光波的相位差。
[0015] 传感光纤为一种特殊的保圆偏振单模光纤芯径9/125us，使偏振光的偏振方向随 磁场发生旋转，且旋转角度与磁场强度成正比即线路电流成正比。左旋偏振光与右旋偏振 光的旋转角度大小相同，方向相反。传感光纤的端面是反射镜将两束偏振光反射后，左旋偏 振光变成右旋偏振光，而右旋偏振光与左旋偏振光。但由于磁场的方向相对于光束的传播 方向亦发生反向，故在磁场的作用下旋转角度加倍。
[0016] 相位差公式卻=収xx，'，
[0017]式中V是Verdet常数，大约lurad/A ;
[0018] N是光纤传感环内传感光纤匝数；
[0019] I是线路电流。
[0020] 匝数太少则产生的相位差较小，匝数太多则温度特性变差。
[0021] 保偏光纤是在单模光纤芯径9/125US基础上发展起来的一种特种光纤。将单模光 纤中的双折射提高到>10-5量级，又称高双折射光纤。通过增加纤芯的椭圆度如椭圆纤芯 型等或非圆对称应力施加制作成的，利用高的双折射性，把光波偏振方向控制在一定方向 上，实现保偏。它能够保证线偏振光沿保偏光纤的一个特征轴传播时，不会有光耦合到与之 垂直的另一个特征轴内。
[0022] 柔性复合绝缘子挂设于光纤传感环2及环内与其同轴的水平设置的导体1的支撑 件上。
[0023] 通信光纤7为芯径62. 5/125US的普通多模光纤，将采集模块5解析出的电流值、 互感器状态信息以数字量的形式发送给合并单元8。
[0024] 合并单元8将不同线路、不同位置、不同相别的多个光纤电流互感器采集到的数 据进行汇总，打包后发送给电力测量设备、保护设备。
[0025]户外箱箱体6-1的强度足够大，支撑绝缘子布置在其上方的，保偏光纤4由箱体 6-1上表面的通孔进入箱体。
[0026] 也可将支撑绝缘子设置在水泥基础上，户外箱设置在旁边。
[0027] 柔性复合绝缘子下方需要用螺栓固定到水泥基础上避免晃动，户外箱设置在旁 边。
[0028] 户外箱设置在旁边时，金属波纹管保护保偏光纤4后由户外箱底部开有通孔进入 箱体，底部开孔提高箱体防雨性能。
[0029] 下表面的通孔6-9开设于底面靠近箱门6-3的位置，开有4个，供通信光纤和电缆 通过，顶面开设的通孔6-9开设于顶面中心，供保偏光纤通过。
[0030] 保温层6-4采用玻璃纤维棉+聚氨酯硬质发泡，增大热阻，延缓热量交换。
[0031] 半导体制冷器的冷面与热面是相对的，与其流过的电流方向有关，电流方向的改 变，冷面与热面也互换；制冷器6-7上表面为冷面。
[0032] 半导体制冷器应用于制冷场合，电流方向固定。
[0033] 半导体制冷器只有不工作或制冷两种状态，且制冷状态的驱动电流固定，电路简 单可靠。
[0034] 平板6-5采用散热性能良好的铝合金或铜。
[0035] 绝热螺栓6-8材质为环氧树脂。
[0036] 电源线输入后要给多个模块供电在端子排6-11进行分配电两个模块间的互相连 线也通过端子排转接。例如箱体6-1与箱门6-3间导线，经过端子排6-11进行转接与分配。
[0037] 温度控制器6-10为二合一型，有两副节点，常闭节点控制加热功能，常开节点控 制制冷功能，将两副节点一起封装。
[0038] 设置低温加热温度值n〇W，高温制冷温度值Thigh;改变温度控制器的设定值，就 可以改变箱体内温度变化范围。
[0039] 检测到户外箱6内温度低于How时，常闭节点闭合，常开节点打开。220V电压经 过闭合状态的常闭节点送至加热器6-6,加热器6-6得电后通过平板6-5对户外箱6内空气 进行加热。
[0040] 检测到户外箱6内温度高于Thigh时，温度控制器6-10常闭节点打开，常开节点 闭合。220V电压经过闭合状态的常开节点送至电源适配器6-12,电源适配器6-12将输入 的220V电压降低为制冷器6-7适用的低直流电压。制冷器6-7得电后制冷。
[0041] 检测到户外箱6内温度高于How低于Thigh时，温度控制器6-10常闭节点打开， 常开节点打开。
[0042] 温度控制器6-10也可为两个独立温度控制器，分别控制加热和制冷。
[0043] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：
[0044] 1.本实用新型中的光纤电流互感器，采集模块5外设置控制温度范围的户外箱6， 使采集模块5在一定的温度范围内工作，为采集模块5具有高的测量精度、高可靠性提供了 温度环境保证，延长了装置的使用寿命。
[0045] 2.本实用新型中的光纤电流互感器，结构简单、成本低，施工方便，容易安装和拆 卸。
[0046] 3.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱能够自动控制温度，为光纤电流互感 器采集模块提供适宜工作的的温度环境，提高了采集模块的使用寿命与性能指标。
[0047] 4.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱温度控制简单、免维护、可靠性高。
[0048] 5.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱保温和控温相结合。
[0049] 6.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱采用电加热器和半导体制冷器对箱体 内空气进行加热与制冷，没有旋转部件，可靠性高。
[0050] 7.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱半导体制冷器只有不工作，或者制冷 两种状态，且制冷状态下驱动电流固定，电路简单可靠。
[0051] 8.本实用新型中的光纤电流互感器，户外箱的温度控制器、电源模块设置在户外 箱门上，不占用户外箱体内的使用空间。
【附图说明】
[0052] 图1光纤电流互感器结构示意图；
[0053] 图2户外箱箱体剖面图；
[0054] 图3户外箱箱门结构图示意图；
[0055] 其中，1 一导体，2-光纤传感环，3-绝缘子，4-保偏光纤，5-米集模块，6-户外箱， 通彳目光纤，8-合并单兀，6_1_箱体，6_2_连接件，6_3_箱门，6_4_保温层，6_5_平板， 6-6-加热器，6-7-制冷器，6-8-绝热螺栓，6-9-通孔，6-10-温度控制器，6-11-端子排， 6-12-电源适配器，6