CN106771496A - 一种光学电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电流传感器，激光器发出的全偏振光经偏振分束棱镜分成两束线偏振光，其中透射光经反光镜反射到石榴石上，另一束反射光直接照射在石榴石上；照射在石榴石上的光一部分透射过下面没有被石墨遮挡的部分石榴石，经检偏器被第一光强探测器吸收，用于检测大电流；照射在石榴石上的光另一部分被下面石墨遮挡，被石榴石反射由第二光强探测器获取信息，用于检测漏电流。能同时测试大电流信息和漏电流信息，并消除漏电流。该传感器具有光路元件少、结构简单、可靠性高、结构简单等优点。

Description

一种光学电流传感器
技术领域
本发明涉及一种电流传感器，特别涉及一种用于检测电力系统特高压大电流和漏电流的光学电流传感器。
背景技术
作为电力系统中重要的测量设备，电流传感器广泛应用于电流测量、电力分析及继电保护中。光学电流传感器一般基于磁光法拉第效应，能直接或间接对电流进行测试。随着工业的快速发展，对电压等级、供电电流的要求也大幅度提高，传统的电磁式电流传感器的局限性也日益凸显。目前光学电流传感器相对于传统电磁式电流互感器具有如下优点：优良的绝缘性能、无漏油爆炸危险、暂态响应范围大、频率响应范围宽、体积小、重量轻、实现了数字化、微机化和自动化等优点。高压导线漏电流会影响光学电流传感器的测试结果，目前光学电流传感器不能同时检测大电流和漏电流。
光学电流传感器在检测电流方面有着非常广泛的应用。在专利申请号为201310018161.9、201310674898.6这样只有一条光路的石榴石型光电式电流传感器中，虽然具有明显的减小器件的相对误差以及提高系统的灵敏度等优点，但是石榴石型光电式电流传感器中的石榴石模块制备过程较为复杂，实验要求较多，其整体结构设计还有待提高，该石榴石型电流传感器只能检测大电流，并不能同时检测漏电流。
发明内容
本发明是针对电流传感器功能单一的问题，提出了一种光学电流传感器，是一种能检测大电流同时还能检测漏电流的多功能光学电流传感器的装置。
本发明的技术方案为：一种光学电流传感器，包括激光器、偏振分束棱镜、反光镜、探测单元、检偏器、第一光强探测器和第二光强探测器，探测单元由上下贴合放置的石榴石和石墨组成，石墨贴合在石榴石下面，大小占石榴石一半边；
激光器发出的全偏振光经偏振分束棱镜分成两束线偏振光，其中透射光经反光镜反射到石榴石上，另一束反射光直接照射在石榴石上；
照射在石榴石上的光一部分透射过下面没有被石墨遮挡的部分石榴石，经检偏器被第一光强探测器吸收，用于检测大电流；
照射在石榴石上的光另一部分被下面石墨遮挡，被石榴石反射由第二光强探测器获取信息，用于检测漏电流。
所述石墨根据检测漏电流的大小，其厚度为10nm-10cm。
所述检测漏电流的入射光与反射光夹角范围10-150度。
所述激光在反光镜上入射与射出夹角范围10-150度，避免全反射。
本发明的有益效果在于：本发明光学电流传感器，能同时测试大电流信息和漏电流信息，并消除漏电流。该传感器具有光路元件少、结构简单、可靠性高、结构简单等优点。
附图说明
图1为本发明光学电流传感器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示电流传感器装置结构示意图，包括光源单元，由激光器101和偏振分束棱镜102组成；反射单元，由反光镜200组成；探测单元（磁敏感元件），由上下贴合放置的石榴石301和石墨302组成，石墨302贴合在石榴石301下面，大小占石榴石301一半边；光源接收单元，由检偏器401、第一光强探测器402和第二光强探测器403组成。
激光器101用于提供全偏振光，激光器101发出的激光经偏振分束棱镜102分成两束线偏振光，其中透射光经反光镜200反射到石榴石301上，另一束反射光直接照射在石榴石301上，照射在石榴石301上的光一部分透射过下面没有被石墨302遮挡的部分石榴石301，经检偏器401被第一光强探测器402吸收，基于磁光法拉第效应，可用于检测大电流；照射在石榴石301上的光另一部分被下面石墨302遮挡，被石榴石301反射由第二光强探测器403获取信息，通过检测光斑质量的变化，可以检测漏电流。
所述石墨厚度由漏电流大小决定，石墨厚度为10nm-10cm。
为方便测量，所述检测漏电流的入射光与反射光夹角范围10-150度。
为方便测量及避免全反射，激光在反光镜200上入射与射出夹角范围10-150度。
综上所述，一种多功能光学电流传感器设计新颖且巧妙，结构简单，使用元件少，系统设计简便，易操作，可作为检测漏电流和大电流的电流传感器的理想选择。

Claims (4)

1.一种光学电流传感器，其特征在于，包括激光器、偏振分束棱镜、反光镜、探测单元、检偏器、第一光强探测器和第二光强探测器，探测单元由上下贴合放置的石榴石和石墨组成，石墨贴合在石榴石下面，大小占石榴石一半边；
激光器发出的全偏振光经偏振分束棱镜分成两束线偏振光，其中透射光经反光镜反射到石榴石上，另一束反射光直接照射在石榴石上；
照射在石榴石上的光一部分透射过下面没有被石墨遮挡的部分石榴石，经检偏器被第一光强探测器吸收，用于检测大电流；
照射在石榴石上的光另一部分被下面石墨遮挡，被石榴石反射由第二光强探测器获取信息，用于检测漏电流。
2.根据权利要求1所述光学电流传感器，其特征在于，所述石墨根据检测漏电流的大小，其厚度为10nm-10cm。
3.根据权利要求1所述光学电流传感器，其特征在于，所述检测漏电流的入射光与反射光夹角范围10-150度。
4.根据权利要求1所述光学电流传感器，其特征在于，所述激光在反光镜上入射与射出夹角范围10-150度，避免全反射。
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