CN105954561A - 基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统 - Google Patents

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CN105954561A CN201610319799.XA CN201610319799A CN105954561A CN 105954561 A CN105954561 A CN 105954561A CN 201610319799 A CN201610319799 A CN 201610319799A CN 105954561 A CN105954561 A CN 105954561A
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于攀峰
蒲继雄
陈旭东
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect

Abstract

本发明公开一种基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，包括激光器、光纤耦合器、磁流体以及光功率计，所述光纤耦合器包括第一输入端口、第一输出端口以及熔锥区，所述第一输入端口和所述第一输出端口分别设置在所述熔锥区的两端，所述第一输入端口与所述激光器连接，所述第一输出端口与所述光功率计连接，所述熔锥区外套设有套管，所述熔锥区与所述套管的内侧壁之间的间隙填充有所述磁流体。本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，解决了远距离的基于电信号的高压线路安全监测存在成本高、效率低、损耗大的问题。

Description

基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统
技术领域
本发明涉及高压线路电流监测领域，具体涉及的是一种基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统。
背景技术
随着生产生活中对能源的需求，电力已经深入到方方面面，作为比石化燃料更安全、高效、环保的能源存在方式，电有着不可替代的地位，电力的传输也成为其中至关重要的环节。电力的生产和使用通常处于不同的区域，利用高压线路将源产地的电力资源转移到消费区域就是电力的传输。大功率的电力传输使得线路中的电压和电流都很高，其安全性尤为重要，因此，对电力传输系统重要参量的实时监测成为传感器在电力传输系统中的最常见应用。由于输电线路的分布区域十分广泛，无论是在人烟稀少的戈壁、山地，还是繁华的大都市，都需要进行电力的传送，这对电力传输中的传感系统提出了挑战。一方面，传输的大尺度单纯靠人力根本无法实现线路安全的实时监测，另一方面涉及成本的原因也需要采用低成本、高效率的自动化传感应用。
在传统的传感器领域，电子传感器无论是从应用广度还是成本都有很大的优势，然而，以电子元器件为基础的传感器在大电压、大电流、大磁场的应用环境中很容易受到干扰，测量的准确度和稳定性难以保证。并且，在大尺度范围的电信号传输也较为困难。这是由于电信号在线路中传输损耗很大，很难实现远距离的传感信号传输，每隔一定长度就需要中继对信号进行放大，成本难以有效削减。
综上所述，目前远距离的基于电信号的高压线路安全监测存在成本高、效率低、损耗大的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，解决了远距离的基于电信号的高压线路安全监测存在成本高、效率低、损耗大的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，包括激光器、光纤耦合器、磁流体以及光功率计，所述光纤耦合器包括第一输入端口、第一输出端口以及熔锥区，所述第一输入端口和所述第一输出端口分别设置在所述熔锥区的两端，所述第一输入端口与所述激光器连接，所述第一输出端口与所述光功率计连接，所述熔锥区外套设有套管，所述熔锥区与所述套管的内侧壁之间的间隙填充有所述磁流体。
所述光纤耦合器还包括第二输入端口和第二输出端口，所述第二输入端口和所述第二输出端口也分别设置在所述熔锥区的两端。
所述套管的两个端面均为封闭的中心带有供所述光纤耦合器穿过的通孔的端面，所述套管的两个端面上的通孔的中心线在同一条轴线上。
所述套管的两个端面上的通孔周沿分别涂抹有防止所述磁流体外漏的胶水。
采用上述结构后，本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，主要应用在电压等级为10kv、20kv、35kv、110kv输配电线路上，和现有技术相比具有以下有益效果：
与目前已有的基于电信号传输的电力系统安全监测系统相比，光信号的传感成本更低，传输距离远，无需中继，传输效率更高。并且，基于光纤结构的高压线路电流传感系统的抗电磁干扰能力更强，稳定性好。
因此，本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，解决了远距离的基于电信号的高压线路安全监测存在成本高、效率低、损耗大的问题。
进一步，所述光纤耦合器还包括第二输入端口和第二输出端口，所述激光器也可以与所述第二输入端口连接，光信号经过熔锥区分配，也可以由第二输出端口输出。
附图说明
图1为本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统。
图中：
激光器 1 光纤耦合器 2
第一输入端口 21 第二输入端口 22
第一输出端口 23 第二输出端口 24
熔锥区 25 磁流体 3
光功率计 4 套管 5
端面 51
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，如图1所示，包括激光器1、光纤耦合器2、磁流体3以及光功率计4，光纤耦合器2包括第一输入端口21、第二输入端口22、第一输出端口23、第二输出端口24以及熔锥区25，第一输入端口21和第二输入端口22设置在熔锥区25的一端，第一输出端口23和第二输出端口24设置在熔锥区25的另一端，激光器1与第一输入端口21或者第二输入端口22连接，用以光信号的输入，本实施例中，激光器1与第一输入端口21连接，第二输入端口22可用光纤端口保护套套住或者不作任何处理，光功率计4与第一输出端口23或者第二输出端口24连接，本实施例中，光功率计4与第一输出端口23连接，第二输出端口24可不作任何处理。光信号经过熔锥区25分配，由第一输出端口23输出后，传送给光功率计4测定光功率。
熔锥区25外套设有套管5，熔锥区25与套管5的内侧壁之间的间隙填充有磁流体3，套管5的两个端面51均为封闭的中心带有供光线耦合器2穿过的通孔的端面，套管5的两个端面51上的通孔的中心线在同一条轴线上，套管5的两个端面51上的通孔周沿分别涂抹有防止磁流体3外漏的胶水，用以封堵通孔。
当该高压线路电流传感系统处于高压线路附近时，高压线路中的电流产生的磁场对套管5中磁流体3的折射率产生影响，磁流体3的折射率变化会导致光纤耦合器2的分光比，最终由光功率计4测得的光功率也随着改变，从而实现电流的光传感。
采用上述结构后，本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，主要应用在电压等级为10kv、20kv、35kv、110kv输配电线路上，比如配电所供电，主电缆中输出10kV的高压交流电，主电缆中的电流是一个很重要的参数，需要实时测量，如果将该高压线路电流传感系统与主电缆平行布置，通过光功率计测得的光功率则可以反向计算出主电缆中的电流，该高压线路电流传感系统与主电缆在空间上是分离的个体，操作灵活方便，且抗干扰能力强。
本发明和现有技术相比具有以下有益效果：
与目前已有的基于电信号传输的电力系统安全监测系统相比，光信号的传感成本更低，传输距离远，无需中继，传输效率更高。并且，基于光纤结构的高压线路电流传感系统的抗电磁干扰能力更强，稳定性好。本发明基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，解决了远距离的基于电信号的高压线路安全监测存在成本高、效率低、损耗大的问题。
本发明中的激光器1、光纤耦合器2以及光功率计4均为本领域的公知设备，激光器1、光纤耦合器2以及光功率计4之间连接方式也为本领域常规的连接方式。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，包括激光器、光纤耦合器、磁流体以及光功率计，所述光纤耦合器包括第一输入端口、第一输出端口以及熔锥区，所述第一输入端口和所述第一输出端口分别设置在所述熔锥区的两端，其特征在于：所述第一输入端口与所述激光器连接，所述第一输出端口与所述光功率计连接，所述熔锥区外套设有套管，所述熔锥区与所述套管的内侧壁之间的间隙填充有所述磁流体。
2.根据权利要求1所述的基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，其特征在于：所述光纤耦合器还包括第二输入端口和第二输出端口，所述第二输入端口和所述第二输出端口也分别设置在所述熔锥区的两端。
3.根据权利要求1所述的基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，其特征在于：所述套管的两个端面均为封闭的中心带有供所述光纤耦合器穿过的通孔的端面，所述套管的两个端面上的通孔的中心线在同一条轴线上。
4.根据权利要求3所述的基于磁流体包裹光纤耦合器的高压线路电流传感系统，其特征在于：所述套管的两个端面上的通孔周沿分别涂抹有防止所述磁流体外漏的胶水。
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