CN103389400A - 开口式光学电流互感器 - Google Patents

Abstract

开口式光学电流互感器，它至少包括一次信号采集系统、光纤传输系统和信号发生及回收处理系统；一次信号采集系统包括一次电缆，一次电缆上闭合环绕有至少两个以上的套环，以至少两个以上的套环为骨架，骨架上绕制有传感一次电流用光纤；光纤传输系统即由骨架上绕制的传感一次电流用光纤构成；信号发生及回收处理系统包括一信号处理器，信号处理器由激光光源、探测器、信号处理电路构成；激光光源将激光传输给传感一次电流用光纤光信号输入端，探测器检测从传感一次电流用光纤输出端上返回的光信号后，输出信号给信号处理电路输入端，信号处理电路处理好接收到的信号后，输出计量、保护、测控电信号中的至少一种供二次设备使用。

Description

开口式光学电流互感器

技术领域

 

本发明涉及电子元器件领域或者电子监控和测量领域，尤其是一种电流互感器。

 

背景技术

 

在电力系统中，开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，为用户改造项目节省人力、物力、财力，提高效率。该系列电流互感器可与继电器保护，测量以及计量装置配套使用。

电力工程中使用的开口式电流互感器一般采用常规电磁式电流互感器，它的铁心是由两个半环组成的，如果接口不紧密，在接触面上存在间隙，间隙由一些铁锈及空气组成，其磁导率约等于真空中的磁导率，而铁心的磁导率是远远大于真空磁导率，磁阻与磁导率成反比，所以间隙中的磁阻远远大于铁心中的磁阻，这对磁通分布有一定的影响，使磁路的总磁阻大幅度提高，电流所产生的磁通在空气中的比例也大幅度提高，从而影响了互感器一、二次电流的感应精度，因而有必要在此基础上加以改进。

 

发明内容

 

本发明的目的是提供一种反应灵敏、具有抗干扰能力强、安全性能好的开口式光学电流互感器。

本发明的技术方案是这样实现的：

提供一种开口式光学电流互感器，其传感原理基于Faraday电磁感应原理，即线偏振光通过磁场中的Faraday材料（磁光玻璃或光纤）后，偏振光的偏振方向将产生正比于磁场平行分量B的旋转，这个旋转角度叫Faraday旋光角 ，由于磁场与产生磁场的电流成正比，因此Faraday旋光角与产生磁场的电流成正比，从而可以通过检测Faraday旋光角的大小来计算出一次电流的大小。

基于以上原理，本发明所述开口式光学电流互感器，其特征在于：它至少包括一次信号采集系统、光纤传输系统和信号发生及回收处理系统；所述一次信号采集系统包括一次电缆，所述一次电缆上闭合环绕有至少两个以上的套环，以所述至少两个以上的套环为骨架，骨架上绕制有传感一次电流用光纤；所述光纤传输系统即由骨架上绕制的传感一次电流用光纤构成；所述信号发生及回收处理系统包括一信号处理器，所述信号处理器由激光光源、探测器、信号处理电路构成；激光光源将激光传输给传感一次电流用光纤光信号输入端，探测器检测从传感一次电流用光纤输出端上返回的光信号后，输出信号给信号处理电路输入端，所述信号处理电路处理好接收到的信号后，输出计量、保护、测控电信号中的至少一种供二次设备使用。

所述信号处理电路包括一激光光源驱动电路、探测器回收光信号数据处理电路，所述探测器回收光信号数据处理电路的第一输出端连接激光光源驱动电路的输入端，所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出保护、测量（计量）信号中的至少一种供二次设备使用。

提供探测器回收光信号数据处理电路的另一种电连接方式：

所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出的电信号经三相信号合并处理后，再输出保护、测量（计量）信号中的至少一种供二次设备使用。

如上所述的开口式光学电流互感器，其特征在于：所述绕制有传感一次电流用光纤的骨架上，再沿骨架环心线绕制有至少一层屏蔽材料，而构成外壳屏蔽层。

本发明的优点在于：

1、选用特制的陶瓷材料制成开口式光学互感器非磁性绝缘骨架，其绝缘性能好、温度系数小、强度高。

2、采用高导磁的坡莫合金材料作为开口式光学互感器外壳屏蔽层，大大减少外界磁场对传感头的干扰。

3、采用基于光纤Faraday磁光效应实现电流传感，使用缠绕于开口骨架上的传感光纤环作为传感元件。

4、本发明的精度高，可达到计量级0.2S级，同时可满足保护级5TPE级。

5、本发明利用光纤作为电流传感材料，系统各元件均是通过光纤熔接连接而成，无分立元件，结构简单，抗振动能力强，连接可靠，长期稳定性好，且系统所有光学器件基于光纤制作，工艺成熟，一致性好。

6、本发明的一次信号采集系统为全光纤结构，不需要电路模块和供电环节，结构简单，可靠性高。

7、本发明不用矽钢片及电缆，减小了一次设备的体积，节省了资源。

8、本发明无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电。

 

附图说明

 图1是本发明一种实施例的机电一体结构图。 

图2是本发明两个套环对接形成开口式互感器骨架的结构图。

图3是图2所示骨架侧面绕制有一次电流用光纤的平面结构图。

 

具体实施方式

下面结合附图1至附图3说明本发明的实施例，但不限于以下实施例：

提供一种开口式光学电流互感器，它包括一次信号采集系统、光纤传输系统和信号发生及回收处理系统；所述一次信号采集系统包括一次电缆1，所述一次电缆1上闭合环绕有图2所示两个套环21，两个套环21对接后构成骨架2，对接处形成开口211，参见图3，骨架2上设置在环槽22，所述传感一次电流用光纤3环绕在环槽22上；所述光纤传输系统即由骨架2上绕制的传感一次电流用光纤3构成；本发明骨架2采用陶瓷材料制作，其具有绝缘性能佳、温度系数小、强度高的特点；参见图1所示，所述信号发生及回收处理系统包括一信号处理器，所述信号处理器由激光光源、探测器、信号处理电路采取光电连接构成；激光光源通过起偏器将激光传输给传感一次电流用光纤3的光信号输入端，探测器通过检偏器检测从传感一次电流用光纤3的输出端上返回的光信号后，输出信号给信号处理电路输入端，所述信号处理电路处理好接收到的信号后，输出计量、保护、测控电信号中的至少一种供二次设备使用。

参见图1，所述信号处理电路包括一激光光源驱动电路、探测器回收光信号数据处理电路，所述探测器回收光信号数据处理电路的第一输出端连接激光光源驱动电路的输入端，所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出计量、保护、测控电信号中的至少一种供二次设备使用。

提供探测器回收光信号数据处理电路的另一种电连接方式：

所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出的电信号经三相信号合并处理后，再输出保护、测量（计量）信号中的至少一种供二次设备使用。

所述绕制有传感一次电流用光纤3的骨架2上，再沿骨架2环心线绕制有至少一层屏蔽材料，而构成外壳屏蔽层，所述屏蔽材料选用高导磁的坡莫合金材料，设计时，根据本发明工作频率范围而确定外层屏蔽层的厚度及层数。

本发明体积小、重量轻、性能优良、信号无失真，能与现代光通信技术兼容。使得变电站内部以及和上级站之间的数据传输更加可靠和迅速。本发明与光纤通讯技术和微机相结合组成光纤局域网应用于电力系统是变电站自动化的一个重要的发展方向，开创了未来光纤化变电站的美好前景。

上文虽然已示出了本发明的详尽实施例，显而易见，本领域的技术人员在不违背本发明的前提下，可进行部分修改和变更；上文的描述和附图中提及的内容仅作为说明性的例证，并非作为对本发明的限制，具有上述技术特征的开口式光学电流互感器，均落入本发明保护范围。

Claims (4)

1.开口式光学电流互感器，其特征在于：它至少包括一次信号采集系统、光纤传输系统和信号发生及回收处理系统；所述一次信号采集系统包括一次电缆，所述一次电缆上闭合环绕有至少两个以上的套环，以所述至少两个以上的套环为骨架，骨架上绕制有传感一次电流用光纤；所述光纤传输系统即由骨架上绕制的传感一次电流用光纤构成；所述信号发生及回收处理系统包括一信号处理器，所述信号处理器由激光光源、探测器、信号处理电路采取光电连接构成；激光光源将激光传输给传感一次电流用光纤光信号输入端，探测器检测从传感一次电流用光纤输出端上返回的光信号后，输出信号给信号处理电路输入端，所述信号处理电路处理好接收到的信号后，输出计量、保护、测控电信号中的至少一种供二次设备使用。

2.如权利要求1所述的所述的开口式光学电流互感器，其特征在于：所述信号处理电路包括一激光光源驱动电路、探测器回收光信号数据处理电路，所述探测器回收光信号数据处理电路的第一输出端连接接激光光源驱动电路的输入端，所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出保护、测量（计量）信号中的至少一种供二次设备使用。

3.如权利要求1所述的所述的开口式光学电流互感器，其特征在于：所述探测器回收光信号数据处理电路的第二输出端输出的电信号经三相合并处理后，再输出保护、测量（计量）信号中的至少一种供二次设备使用。

4.如权利要求1所述的开口式光学电流互感器，其特征在于：所述绕制有传感一次电流用光纤的骨架上，再沿骨架环心线绕制有至少一层屏蔽材料，而构成外壳屏蔽层。

Images