CN103837716A - 光学电流互感器的固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固定装置，用于将光学电流互感器的互感单元安装到导线上。该固定装置包括：安装容器，具有彼此垂直的第一臂和第二臂，在第一臂上具有容纳导线的凹槽，在第二臂与所述凹槽相反的一侧上具有用于安装所述互感单元的空腔，其中，所述互感单元被安装在空腔内，使得该互感单元中的磁感应介质的光轴与导线中的电流方向垂直；至少一个夹具，用于将导线固定到凹槽上。

Description

光学电流互感器的固定装置

本申请是申请日为2012年8月29日，申请号为201280001221.X，发明名称为“电流测量系统、光学电流互感器和固定装置、以及光信号采样器及其方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及智能电网的领域，并且更具体地涉及一种用于在智能电网中测量导线（例如，输电线）中的电流的电流测量系统、在该电流测量系统中使用的光学电流互感器和光信号采样器、用于将光学电流互感器固定到导线上的固定装置、以及对应的方法。

背景技术

在电网中，出于各种目的而需要测量输电线中的电流。在传统的电流测量系统中，使用电磁式电流互感器来进行电流的测量。然而，电磁式电流互感器存在着诸如绝缘结构复杂、体积大、安全性能低等缺陷。因此，提出了基于光学电流互感器的电流测量系统。光学电流互感器利用法拉第效应来进行电流的测量，即，利用输电线中的电流产生的磁场产生与该电流对应的光信号，并且通过对该光信号进行采样和处理，来确定所述电流。与电磁式电流互感器相比，光学电流互感器具有体积小、结构简单、抗干扰性好、安全性能好等优点。

然而，在传统的基于光学电流互感器的电流测量系统中，用于对光信号进行采样的光信号采样器存在采样精度低以及相位误差大等问题，这限制了这种电流测量系统的应用范围。因此，需要一种新的电流测量系统，其能够以较高的精度和较小的相位误差来测量传输线路中的电流。

发明内容

考虑到以上问题而做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种电流测量系统，其能够提高对光学电流互感器输出的光信号进行采样时的采样精度以及减小相位误差，从而以较高的精度测量导线中的电流。本发明的另一目的是提供在所述电流测量系统中使用的光学电流互感器及其固定装置、光信号采样器以及对应的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量导线中的电流的电流测量系统，包括：光学电流互感器，利用所述电流产生的磁场，产生与该电流相对应的光信号；光信号采样器和控制器，所述光信号采样器包括：光电转换接口单元，将所述光信号转换为电信号，该电信号包括直流分量信号和交流分量信号；直流分量处理单元，从所述电信号中提取直流分量信号；交流分量处理单元，通过将所述电信号与所述直流分量信号相减，从所述电信号中提取交流分量信号；和模数转换单元，将所述交流分量信号转换为数字交流分量信号；所述控制器将所述数字交流分量信号乘以校正系数，从而获得所述电流的测量值。

根据本发明的另一方面，提供了一种光学电流互感器，用于产生与导线中的电流相对应的光信号，该光学电流互感器包括：光发射器，发射沿第一方向传播的光；互感单元，包括：第一偏振器，其光轴处于第一方向上，所述光穿过该第一偏振器以成为线偏振光；第一反射器，将所述线偏振光从第一方向反射到第二方向；磁感应器件，被布置在所述磁场中，其光轴处于第二方向上，所反射的光穿过该磁感应器件，使得偏振方向发生偏转；第二反射器，将从磁感应器件出射的光从第二方向反射到第三方向上；以及第二偏振器，其光轴处于第三方向上，所反射的线偏振光穿过该第二偏振器作为所述光信号；其中所述第一偏振器和所述第二偏振器的偏振方向的夹角为45°，并且所述第二方向与所述第一方向和所述第三方向不同。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光信号采样器，用于对光信号进行采样，该光信号采样器包括：光电转换接口单元，将所述光信号转换为电信号，该电信号包括直流分量信号和交流分量信号；直流分量处理单元，从所述电信号中提取直流分量信号；交流分量处理单元，通过将所述电信号与所述直流分量信号相减，从所述电信号中提取交流分量信号；和模数转换单元，将所述交流分量信号转换为数字交流分量信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种固定装置，用于将光学电流互感器的互感单元安装到导线上，该固定装置包括：安装容器，具有彼此垂直的第一臂和第二臂，在第一臂上具有容纳导线的凹槽，在第二臂与所述凹槽相反的一侧上具有用于安装所述互感单元的空腔，其中，所述互感单元被安装在空腔内，使得该互感单元中的磁感应介质的光轴与导线中的电流方向垂直；以及至少一个夹具，用于将导线固定到凹槽上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光信号的采样方法，用于对光信号进行采样，该光信号采样方法包括：将所述光信号转换为电信号，该电信号包括直流分量信号和交流分量信号；从所述电信号中提取直流分量信号；通过将所述电信号与所述直流分量信号相减，从所述电信号中提取交流分量信号；和将所述交流分量信号转换为数字交流分量信号。

附图说明

通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚，其中：

图1是法拉第效应的示意图；

图2是示意性地示出根据本发明实施例的电流测量系统的框图。

图3是示意性地示出根据本发明第一实施例的光学电流互感器的图。

图4是示意性地示出根据本发明第二实施例的光学电流互感器的图。

图5是示意性地示出根据本发明第三实施例的光学电流互感器的图。

图6是根据本发明实施例的光信号采样器的框图。

图7是根据本发明实施例的光信号采样器的示例电路图。

图8是根据本发明实施例的用于将光学电流互感器中的互感单元固定到导线上的固定装置的整体透视图。

图9是根据本发明实施例的固定装置的局部放大图。

图10是图9所示的互感单元安装容器从斜上方看时的透视图。

图11是图9所示的互感单元安装容器从斜下方看时的透视图。

图12是安装了互感单元的互感单元安装容器从斜下方看时的透视图。

图13是图9所示的夹具的透视图。

图14是图9所示的固定片的透视图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述根据本发明的实施例。在附图中，相同的参考标号自始至终表示相同的元件。

首先，简要说明本发明的原理。

本发明利用了法拉第效应。图1是法拉第效应的示意图。具体地，当线偏振光在介质中传播时，若平行于光的传播方向对该介质施加磁场，则光的偏振方向将发生偏转，且偏转角度β与磁场的磁感应强度B和光在磁场中穿越介质的长度d的乘积成正比，即β=V×B×d，比例系数V称为费尔德常数，其与介质性质及光的频率有关。偏转的方向取决于介质性质和磁场方向。

当交流电流在导线（例如电网中的输电线）中流动时，在导线周围产生交变磁场，并且该交变磁场的磁感应强度B随着导线中的交流电流线性变化。本发明利用这一磁场，基于法拉第效应而产生与导线中的电流对应的光信号。

具体地，使光发射器发出的光经过第一偏振器（起偏器），以成为线偏振光（其光强设为I₀），并且使该线偏振光沿着磁场方向穿过磁感应介质，使得其偏振方向偏转角度β。然后，使从磁感应介质出射的光穿过第二偏振器（检偏器）。假设第一偏振器与第二偏振器的透光轴之间的夹角为θ，则根据马吕斯定律，从第二偏振器出射的光的强度I为：

I=I₀cos²(θ+β)   （1）

当θ=π/4时，上式（1）可以写为：

I=I₀cos²(π/4+β)=0.5×I₀(1-sin2β)   （2）

由于通常偏转角度β很小，因此可以将上式（2）简化为

I=0.5×I₀(1-sin2β)≈0.5×I₀(1-2β)=0.5I₀-I₀(V×B×d)   （3）

根据式（3）可知，出射光的光强I包括恒定部分（0.5I₀）和随着磁感应强度B线性变化的变化部分（-I₀(V×B×d)）。由于磁感应强度B与导线中的电流成正比，因此，出射光包括光强恒定的第一光信号分量和光强随着导线中的电流线性变化的第二光信号分量。

通过出射的光信号转换为电信号（例如电压信号），可以获得包括与第一光信号分量对应的直流分量信号和与第二光信号分量相对应的分量信号的电信号，其中，所述交流分量信号随着导线中的交流电流而线性变化。继而，通过从电信号中提取所述交流分量信号并且将其乘以校正系数，可以确定导线中的交流电流。

下面，参照附图来描述根据本发明实施例的电流测量系统。

图2示出了根据本发明实施例的电流测量系统的框图。如图2所示，电流测量系统10包括光学电流互感器11、光信号采样器12和控制器13。

光学电流互感器11利用在导线中传输的电流产生的磁场，产生与该电流相对应的光信号。如上文所述，该光信号包括光强恒定的第一光信号分量和光强随着导线中的交流电流线性变化的第二光信号分量。

光信号采样器12将光学电流互感器11输出的光信号转换为电信号，该电信号包括与第一光信号分量对应的直流分量信号和与第二光信号分量相对应的交流分量信号。所述电信号优选为电压信号。然后，光信号采样器12从电信号中提取所述交流分量信号。优选地，光信号采样器12将所提取的交流分量信号转换为数字交流信号。

控制器13将所述数字交流信号乘以校正系数，从而获得在导线中传输的电流的测量值。

下面，首先详细描述光学电流互感器11。

图3示出了光学电流互感器11的第一实施例。如图3所示，光学电流互感器11包括光发射器111、第一光纤112、第一准直透镜113、第一偏振器114、磁感应介质115、第二偏振器116、第二准直透镜117和第二光纤118。

第一准直透镜113、第一偏振器114、磁感应器件115、第二偏振器116和第二准直透镜117的光轴在同一条直线上。第一光纤112一端耦合到光发射器111，另一端位于第一准直透镜113的焦点处或焦点附近，第二光纤118一端位于第二准直透镜117的焦点处或焦点附近，另一端连接到光信号采样器12。

光发射器111可以是本领域常用的光源，其发射光束，该光束被耦合到第一光纤112中。第一光纤112将该光束传导到第一准直透镜113的焦点处或焦点附近。第一准直透镜113将从第一光纤112出射的光束准直为平行光束。该平行光束穿过第一偏振器114，从而成为线偏振的平行光。

磁感应器件115被置于导线中的电流所产生的磁场内，并且其光轴与磁场方向平行，使得所述线偏振光沿着磁场方向（光轴方向）穿过磁感应器件115。磁感应器件115例如可以是由菲尔德常数较大并且温度稳定性好的磁光材料制成的棒状器件，例如由稀土玻璃制成的玻璃棒。如上文所述，根据法拉第效应，穿过磁感应器件115的线偏振光的偏振方向将发生偏转。

从磁感应器件115出射的光穿过第二偏振器116。如上文所述，相对于从第一偏振期间114出射的光束，从第二偏振器116出射的光束光强发生了变化，从而形成与导线中的电流对应的光信号，该光信号包括光强恒定的第一光信号分量和光强随着导线中的交流电流线性变化的第二光信号分量。

所述光束（光信号）被第二准直透镜117会聚到其焦点处或者焦点附近，从而被耦合到第二光纤118中。第二光纤118继而将该光信号传导到光信号采样器12。

可以将第一和第二准直透镜、第一和第二偏振器以及磁感应器件封装在一起，以形成互感单元，并且第一光纤和第二光纤分别从互感单元的两侧伸出。例如，可以使用由优选地耐高温耐腐蚀不透光的透磁材料（例如工程塑料PEEK、ABS等）制成的外壳来进行这一封装。该外壳可以是圆柱体或长方体。该互感单元被布置为使得导线中的电流产生的磁场的方向与磁感应器件的光轴方向相同，换言之，使得导线与磁感应器件的光轴垂直。可以使用根据本发明实施例的固定装置将所述互感单元固定到导线上。稍后将详细描述这一固定装置。

在本实施例中，由于第一和第二准直透镜、第一和第二偏振器以及磁感应器件的光轴在同一条直线上，这使得光学电流互感器（具体地，互感单元）在磁感应器件光轴方向上的尺寸较大。为了减小这一尺寸，提出了根据本发明第二实施例和第三实施例的光学电流互感器。

图4示出了根据本发明第二实施例的光学电流互感器11。该光学电流互感器与图3所示的光学电流互感器大部分相同。在这里，为简单起见，仅描述二者的不同之处。

除了图3所示的各个组件以外，根据本发明第二实施例的光学电流互感器11（在互感单元中）还包括第一反射器119和第二反射器120。在本实施例中，第一准直透镜113和第一偏振器114的光轴处于第一方向（同一直线上），磁感应器件115的光轴（即磁场方向）处于第二方向，第二偏振器116和第二准直透镜117的光轴处于第三方向（同一直线上），其中第一方向与第二方向不同，第三方向与第二方向也不同，这使得互感单元的各个组件的光轴不再处于同一直线上，从而减小了光学电流互感器（互感单元）在磁感应器件的光轴方向上的尺寸。优选地，如图4所示，第一方向和第三方向分别与第二方向垂直，使得准直透镜和偏振器的光轴垂直于磁感应器件的光轴，以最大程度地减小所述尺寸。

在本实施例中，第一反射器119将穿过第一偏振器114的光束的传播方向从第一方向反射到第二方向上，使得其进入磁感应器件115。第二反射器120将从磁感应器件115出射的光束的传播方向从第二方向反射到第三方向上，并且穿过第二偏振器116和第二准直透镜117，并且被耦合到第二光纤118中。

图5示出了根据本发明第三实施例的光学电流互感器11。该光学电流互感器与图4所示的光学电流互感器区别在于第一偏振器114与第一反射器119的相对位置以及第二偏振器116和第二反射器120的相对位置。在这里，仅对二者的不同之处进行描述。

在本实施例中，第一准直透镜113的光轴处于第一方向上（同一直线上），第一和第二偏振器114和116以及磁感应器件115的光轴处于第二方向上（同一直线上），第二准直透镜的光轴处于第三方向上（同一直线上），其中第一方向与第二方向不同，第三方向与第二方向也不同。同样，这减小了互感单元在磁感应器件的光轴方向上的尺寸。优选地，如图5所示，第一方向和第三方向分别与第二方向垂直，使得准直透镜的光轴与偏振器和磁感应器件的光轴垂直，以最大程度地减小所述尺寸。

在本实施例中，第一反射器119将从第一准直透镜113出射的光束的传播方向从第一方向反射到第二方向上，使其穿过第一偏振器114、磁感应器件115和第二偏振器116。然后，该光束被第二反射器120从第二方向反射到第三方向上，从而穿过第二准直透镜117，继而耦合到第二光纤118中。

在上文中描述了光学电流互感器的多个实施例。应当认识到，可以对这些实施例进行各种修改，而不背离本发明的范围。例如，在上文中使用了光纤，这是因为光纤具有良好的挠性，并且允许远距离传导光，但是也可以使用其他光传导介质来传导光。此外，在上述实施例中使用了第一和第二准直透镜，但是在光发射器发射平行光的情况下，也可以省略它们之一或全部。此外，在使用线偏振光源的情况下，还可以省略第一偏振器。

如上所述，光信号采样器12将光学电流互感器11输出的光信号转换为电信号，从该电信号中提取交流分量信号，并且优选地将其转换为数字交流信号。下面，参照图6来描述光信号采样器12。

如图6所示，光信号采样器12包括光电转换接口单元121、直流分量处理单元122、交流分量处理单元123和A/D转换单元124。

光电转换接口单元121接收第二光纤118传导的光信号，将该光信号转换为电信号，例如电压信号，并且将其提供给直流分量处理单元122和交流分量处理单元123。例如，光电转换接口单元121可以包括接收所述光信号并且将其转换为电流信号的光电转换电路（未示出）以及将所述电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路（未示出）。如上文所述，该电信号包括直流分量信号和交流分量信号，其中该交流分量信号与导线（输电线）中的电流成线性关系。

直流分量处理单元122接收所述电信号，并且从该电信号中提取所述直流分量信号。具体地，直流分量处理单元122可以包括滤波电路（未示出），其通过从所述电信号中滤除交流分量信号来提取直流分量信号。例如，所述滤波电路可以是低通滤波电路，其可以通过将所述电信号中频率大于1Hz的分量滤除来提取直流分量信号。所述直流分量信号被输出到交流分量处理单元123和A/D转换单元124。

交流分量处理单元123接收所述电信号和直流分量信号，并且通过从所述电信号中减去直流分量信号而获得所述交流分量信号。具体地，交流分量处理电路123可以包括差分放大电路（未示出），用于执行上述电信号的相减。优选地，该差分放大电路还放大所获得的交流分量信号。更优选地，直流分量处理单元123还可以包括一个或多个放大电路，用于进一步放大从差分电路输出的交流分量信号。

A/D转换单元124将所述交流分量信号转换为数字交流分量信号，并且将其输出到控制器13以进行后续处理。在某些情况下，例如在进行下文所述的老化校正时，A/D转换单元124还可以将所述直流分量信号转换为数字直流分量信号以供使用。

图7示出了光信号采样器12的一种示例实现方式。如图7所示，光电转换接口单元121包括光电转换电路P1和电流电压转换电路。光电转换电路P1可以是光电二极管，其接收第二光纤118传送的光信号，并且将其转换为电流信号。电流电压转换电路包括运算放大器U1、电阻器R1和电容器C1，其中，电阻器R1和电容器C1并联连接在运算放大器U1的反相输入端和输出端之间，运算放大器的同相输入端接地。该转换电路将所述电流信号转换成具有较大幅值的电压信号V₀，其中该电压信号为直流电压分量信号Vdc和随着导线中的电流线性改变的交流电压分量信号Vac的叠加，即V₀=Vdc+Vac。

直流分量处理单元122包括运算放大器U4、电阻器R8和R9、电容器C3和C4。电阻器R8和电容器C3被连接以形成第一级低通滤波电路，电阻器R9和电容器C4被连接以形成第二级低通滤波电路。通过适当地选择电阻器R8和R9的电阻值以及电容器C3和C4的电容值，可以选择各个滤波电路的截止频率，从而对光电转换接口单元121输出的电压信号V₀进行低通滤波，以便滤除该电压信号中的交流电压分量信号Vac。在本实施例中，通过所述滤波电路滤除例如频率>1Hz的交流电压分量信号，从而保留直流电压分量信号Vdc。该直流电压分量信号Udc被施加到运算放大器U4的同相端。运算放大器U4的反相端与输出端相连接以形成电压跟随器，其将所述直流电压分量信号Vdc输出到交流分量处理单元123和A/D转换单元124。应当认识到，尽管在本示例使用了两级低通滤波电路，但是根据设计需要等因素，也可以采用一级或者更多级低通滤波电路。

交流分量处理电路123包括差分放大电路，并且还优选地包括反相滤波放大电路。差分放大电路包括运算放大器U2以及电阻器R2、R3、R4和R5，其中R3与R5电阻相等，R2与R4电阻相等。光电转换接口单元121输出的电信号V₀经由电阻器R2而输入到运算放大器U2的反相端，直流分量处理单元122输出的直流电压分量信号Vdc经由电阻器R4而输入到运算放大器U2的同相端。该差分放大电路的输出（即，运算放大器U2的输出）为:

$\frac{R_3}{R_2}(V_0-\mathrm{Vdc})=\frac{R_3}{R_2}\mathrm{Vac}---\left(4\right)$

在R₃与R₂相等的情况下，该差分放大电路通过将所述电压信号与直流电压信号相减，获得交流电压分量信号。优选地，令R₃大于R₂，使得该差分放大电路放大通过上述相减获得的交流电压分量信号。

反相滤波放大电路包括运算放大器U3、电阻器R6和R7以及电容器C2，其中，运算放大器U2输出的交流电压分量信号经由电阻器R6连接到运算放大器U3的反相端，U3的同相端接地，电容器C2和电阻器R7并联在运算放大器U3的反相输入端和输出端之间。该反相滤波放大电路用于滤除所述交流电压分量信号中由于干扰等引起的高频分量，例如频率大于5kHz的频率分量，并且对滤波后的交流电压分量信号进行放大，然后将放大后的交流电压分量信号（nVac，n为总放大倍数）输出到A/D转换单元124。应当认识到，尽管图7示出了一个反相滤波放大电路，但是根据设计需要，也可以不设置该电路，或者可以设置更多个反相滤波放大电路。然而，根据导线中的电流的大小，应当合理地选择差分放大电路和反相滤波放大电路的总放大倍数n，使得最终输出的交流电压分量信号nVac处于A/D转换单元124的转换电压范围内。

A/D转换单元124将所述交流电压分量信号转换为数字交流分量信号，并将其提供给控制器13。在某些情况下，例如在进行下文所述的老化校正时，A/D转换单元124还可以将所述直流电压分量信号转换为数字直流分量信号以供使用。

应当认识到，图7所示的实现方式仅仅是示例性的，而不是限制性的，除了该实现方式以外，所述光信号采样器还可以采用其他实现方式。例如，在图7中，尽管运算放大器U1、U2和U3的同相端以及电容器C3和C4的一端被示出为接地，但是它们也可以连接到低电压，例如接近0的电压。此外，光电转换接口单元、直流分量处理单元和交流分量处理单元也不限于图7所示的电路，也可以采用其它类型的电路，只要该电路能够实现参照图6描述的各个单元的功能即可。

控制器13将光信号采样器12输出的数字交流分量信号乘以校正系数，由此获得导线中的电流的测量值（数字值）。

在一个实施例中，如下确定校正系数。具体地，根据上文所述可知，交流分量处理单元123输出的交流电压分量信号随着导线中的电流线性变化。换言之，该交流电压分量信号为导线中的电流被放大K倍之后获得的信号。因此，可以确定导线中的电流与该交流电压分量信号的比率K，作为所述校正系数，然后通过将A/D转换单元124输出的数字交流分量信号乘以K来求得导线中的电流的测量值（数字值）。

由于在电流测量系统安装完成之后比率K就已经被确定且保持不变，因此可以通过以下标定过程来预先确定K：使电流流过导线，然后分别利用经过校正的标准电流测量系统和未经校正的根据本发明实施例的电流测量系统来测量该电流；假设标准电流测量系统的测量结果为i_标准，根据本发明实施例的电流测量系统的测量结果（即，从交流分量处理电路或从A/D转换单元输出的信号）为i_测量，则K=i_测量/i_标准。可替换地，可以使已知的标准电流i_标准流过导线，然后使用未经校正的根据本发明实施例的电流测量系统来测量该电流，假设测量结果（即，从交流分量处理电路或从A/D转换单元输出的信号）为i_测量，则K=i_测量/i_标准。该校正系数K可以被预先存储在控制器13中。

在替换实施例中，除了利用上述K进行初步的校正以外，还考虑元件老化对测量结果造成的影响而对测量结果进行进一步的校正。具体地，随着时间的流逝，电流测量系统中的元件会发生老化，这使得该系统的测量结果变得不够准确。因此，在每次测量电流时，还优选地进行老化校正，以消除元件老化对测量结果带来的不利影响。具体地，在每次测量电流时，控制器13可以计算从A/D转换单元124输出的数字交流分量信号的有效值与数字直流分量信号的比率，作为用于校正老化影响的系数K’，然后将所述数字交流分量信号乘以K和系数K’，以获得导线中的电流的测量值。换言之，在本实施例中，使用K与K’之积作为所述校正系数。

通过使用图6所示的光信号采样器或者该采样器使用的光信号采样方法，根据本发明上述实施例的电流测量系统能够提高对光学电流互感器输出的光信号进行采样时的采样精度和减小相位误差，从而以较高的精度测量导线中的电流。

下面，将参照图8描述根据本发明实施例的用于将图3至图5所示的光学电流互感器的互感单元安装到导线（例如，电网中的输电线）上的固定装置（图3至图5所示的其他部件可以位于该固定装置之外）。该固定装置可以由诸如纯铁、低碳钢、铁铝合金、铁硅合金、铁镍合金、铁钴合金、铁氧体材料、镍、钴之类的透磁材料制成，以使得磁场能够透过该装置而达到磁感应器件处。此外，如上文所述，所述互感单元可以被封装为圆柱体或长方体以便于安装。

图8示出了根据本发明实施例的固定装置的整体透视图。图9示出了该固定装置的局部放大图。如图8和图9所示，固定装置90包括空心导管91、空心圆柱形底座92、空心弯管93和94、互感单元安装容器95、夹具96和97、以及固定片98和99。

空心导管91一端开口，另一端例如通过螺丝连接或者通过焊接而连接到空心圆柱形底座92。空心弯管93和94具有一定的弧度，使得光纤能够在其中穿过而不会有大的弯角，从而造成光的损失，其中每根弯管一端连接到空心圆柱形底座92的、与空心导管91所连接的一侧相反的另一侧，另一端连接到互感单元安装容器95。互感单元安装容器95的空腔（稍后描述）、空心导管91、空心圆柱形底座92和空心弯管93和94的内部空间彼此连通，使得从互感单元延伸出的第一光纤和第二光纤可以分别经由弯管93和94而从导管91伸出，并且连接到位于固定装置外部的光发射器或光信号采样器。

互感单元安装容器95具有彼此垂直的第一臂和第二臂，在第一臂上具有用于容纳导线的弧形凹槽，在第二臂的与所述凹槽相反的一侧上具有用于安装所述互感单元的空腔（图中未示出），其中，所述互感单元被安装在空腔内，使得该互感单元中的磁感应介质的光轴与导线中的电流方向垂直。稍后将详细描述互感单元安装容器95。

夹具96和97分别与互感单元安装容器95配合，从而将导线与互感单元安装容器95固定到一起。

固定片98和99例如通过螺丝连接而分别被安装到互感单元安装容器95上，其分别用于限定夹具96和97的位置，使得夹具96和97相对于互感单元安装容器95只能沿着将导线压紧到容器95上的方向或相反方向滑动。

下面将详细描述互感单元安装容器95。图10示出了当从斜上方看时互感单元安装容器95的透视图。图11示出了当从斜下方看时互感单元安装容器95的透视图。图12是当从斜下方看时安装了互感单元的互感单元安装容器95的透视图。

如图10所示，互感单元安装容器95具有彼此垂直的第一臂951和第二臂952。在第一臂951上具有弧形凹槽9511，该凹槽从第一臂951的一端延伸到另一端，使得导线能够被容纳在该凹槽中。优选地，在凹槽9511中形成螺纹，例如波浪形螺纹，以增大导线与凹槽之间的摩擦系数，防止二者发生相对滑动。在第一臂951的与导线延伸方向垂直的每个端面上还具有螺孔9512（图10仅示出了一个端面），用于通过螺丝连接将固定片98或99固定到该端面上。优选地，在第一臂951的两端、与凹槽9511相反的一侧还分别形成凹槽9513（参见图11）。

如图11所示，在第二臂952的与凹槽9511相反的一侧上形成空腔9521，光学电流互感器的互感单元被安装在该空腔中。优选地，在空腔9521的中间形成凸起的平台，并且在该平台上设置四个螺丝座9522，使得当垂直于固定在第一臂951的凹槽9511中的导线而在空腔9521中安装互感单元时，如图12所示，可以利用两个压片9523将互感单元固定于空腔9511的底面，每个压片通过螺丝而被固定在两个螺丝座上。所述压片可以由纯铁、低碳钢、铁铝合金、铁硅合金、铁镍合金、铁钴合金、铁氧体材料、镍、钴等材料制成。应当认识到，也可以不设置所述平台，而是只通过螺丝座和压片或者其他常用的固定结构来将互感单元安装在空腔中。

互感单元安装容器95还具有用于封闭空腔9521的盖板（未示出），其可以例如通过螺丝等而被固定到第二臂952上，从而将互感元件封装在空腔9521中。该盖板还例如通过焊接等与空心弯管93和94相连，使得空腔9521与空心导管91、空心圆柱形连接座92和空心弯管93和94的内部空间彼此连通。

下面将详细描述夹具96和97。由于这两个夹具结构相同，因此在这里以夹具96为例来进行描述。

图13示出了夹具96的透视图。如图13所示，夹具96包括第一侧部961、第二侧部962以及连接这两个侧部的连接部963，第一侧部、第二侧部和连接部形成U型结构。在第一侧部961上设置有螺杆964，其可以相对于第二侧部962拧入或拧出。该螺杆优选地具有环形把手9641，以便于用手拧动该螺杆。此外，优选地，在第二侧部962的面对第一侧部961的一侧形成弧形凹槽965，其与凹槽9511相配合，从而将导线限制于这两个凹槽内。凹槽965最好也具有螺纹，以增大与导线之间的摩擦系数。当与互感单元安装容器95组装在一起时，如图10所示，互感单元安装容器95的第一臂951位于夹具96的第一侧部961和第二侧部962之间，使得当朝向第二侧部962拧入螺杆964时，置于凹槽965和凹槽9511之间的导线被夹紧，从而将互感单元安装容器95和导线固定到一起。以同样的方式，将夹具97关于第二臂952与夹具96对称地安装在第一臂951的另一部位。这样，通过两个夹具将互感单元安装容器固定到导线上，使得导线与安装容器之间不会发生晃动。如上文所述，在安装容器的第一臂9511上还优选地设置了两个凹槽9513，每个凹槽被设计为当对应夹具上的螺杆分别朝向该夹具的第二臂拧入时，螺杆的头部进入该凹槽，这能够防止安装容器95相对于导线发生相对滑动。

下面将详细描述固定片98和99。由于这两个固定片结构相同，因此为简单起见，在这里只对固定片98进行描述。图14示出了固定片98的透视图。固定片98包括呈L型的两臂981和982，在其一臂981上设置有与螺孔9512相配合的螺孔983，使得可以通过螺丝连接将固定片98安装到安装容器95上，其中，臂981的尺寸被设计当该固定片98被安装到安装容器95上时不会遮挡凹槽9511。固定片98的另一臂982被设计为当该固定片被安装到安装容器95上时与安装容器95的第一臂951隔开一定间隔，使得可以将夹具96的连接部置于该间隔内，从而将夹具96限制为只能沿着将导线压紧到容器95上的方向或相反方向滑动。

上文所述的根据本发明实施例的固定装置只是示例性的，而不是限制性的。根据实际需要，也可以对其进行做出各种改变，而不背离本发明的范围。例如，在上述实施例中使用了螺丝连接来连接多个部件，但是也可以用焊接、铆接之类的其它方式来连接相应部件。在螺丝连接的情况下，所使用的螺丝/螺孔/螺丝座的数量也可以根据实际需要自由地选择。另外，在上述实施例中，使用固定片来限制夹具的滑动方向，但是也可以使用其它结构（例如滑轨）将夹具装配在安装容器上并且限制其滑动方向。此外，在图8至图14中还示出了很多结构上的细节，根据实际需要，也可以省略或修改这些细节。

相对于传统的用于光学电流互感器的固定装置，根据本发明实施例的固定装置至少具有以下优点：

1.在传统的固定装置中，常常使用单个夹具将互感器固定到导线上，这使得导线与互感器之间可能发生相对晃动和相对滑动，从而影响测量结果的准确性。在本发明中，使用了两个夹具来固定互感单元，并且在容纳导线的凹槽内设计了螺纹，这使得导线与互感单元之间不会发生相对晃动和相对滑动，提高了测量精度。

2.在根据本发明实施例的固定装置中，在夹具上设置了螺杆964来调整该夹具的第二侧部与安装容器95之间的间距，这使得能够在夹具和安装容器95之间固定不同直径的导线，从而使根据本发明实施例的固定装置可以适用于不同国家和地区的输电线。

3.在传统的固定装置中，在将电流测量系统的光学电流互感器安装到输电线上之后，该测量系统的各种线路与输电线出现交叉，这使得相与相之间的干扰增大。相比之下，当使用根据本发明实施例的固定装置将互感单元固定于输电线上时，互感单元以及整个电流测量系统都位于输电线（导线）的一侧，例如，互感单元以及整个电流测量系统可以位于水平输电线的下方，使得整个电流测量系统的线路都不与输电线交叉，从而显著减小了输电线相与相之间的干扰。

4.在传统的固定装置中，常常使用塑料夹子来固定互感单元。随着塑料的老化，或者当天气变化时，塑料夹子会发生形变，导致互感单元发生松动，这不仅使互感单元易于受损，还会影响测量效果。在根据本发明实施例的固定装置中，利用螺丝和例如纯铁、低碳钢、铁铝合金、铁硅合金、铁镍合金、铁钴合金、铁氧体材料、镍、钴等材料制成的压片将互感单元固定于安装容器上，使得互感单元位置牢固，避免了上述问题。此外，空闲弯管93和94的弧度被设计为使得光纤能够安全顺畅地走线，避免由于光纤的意外折断而使测量系统发生故障。

尽管已经示出和描述了本发明的示例实施例，本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对这些示例实施例做出各种形式和细节上的变化。

Claims (5)

1.一种固定装置，用于将光学电流互感器的互感单元安装到导线上，该固定装置包括：

安装容器，具有彼此垂直的第一臂和第二臂，在第一臂上具有容纳导线的凹槽，在第二臂与所述凹槽相反的一侧上具有用于安装所述互感单元的空腔，其中，所述互感单元被安装在空腔内，使得该互感单元中的磁感应介质的光轴与导线中的电流方向垂直；

至少一个夹具，用于将导线固定到凹槽上。

2.如权利要求1所述的固定装置，其中，所述凹槽具有螺纹。

3.如权利要求1所述的固定装置，其中，所述至少一个夹具具有由第一侧部、第二侧部以及连接第一侧部和第二侧部的连接部构成的U型结构，所述安装容器的第一臂位于夹具的第一侧部和第二侧部之间，使得导线被夹在第一臂和第二侧部之间，

其中，在第一侧部上设置有螺杆，当朝向第二侧部拧入该螺杆时，第二侧部与安装容器的第一臂之间的间距减小，使得所述导线被夹紧。

4.如权利要求3所述的固定装置，其中，在安装容器的第一臂的面对螺杆的端面上设置有凹槽，使得螺杆的头部被限制在凹槽内。

5.如权利要求1所述的固定装置，还包括第一空心弯管和第二空心弯管，其分别连接到所述空腔，使得从互感单元伸出的两根光纤分别经由所述空心弯管而延伸。

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