CN206132833U - 全光纤电流传感器 - Google Patents

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周东平
黄勇
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Abstract

本实用新型提供一种全光纤电流传感器，包括信号采集单元、电流传感光纤环和光开关，其中，光开关为1×N光开关，具有一个固定端和N个切换端，N为大于或等于2的任意正整数；信号采集单元与光开关的固定端通过保线偏振光纤连接，电流传感光纤环与光开关的切换端通过保线偏振光纤连接。本实用新型的全光纤电流传感器既具有现有的全光纤电流传感器的优点，又适用于直流电流或者是电流变化缓慢的电流监控或测量，还能同时监控或测量多点电流信号的大小。此外，因为光纤电流传感器的主要成本来自信号采集单元，本实用新型还能大大降低应用成本。

Description

全光纤电流传感器
技术领域
本实用新型涉及一种全光纤电流传感器，特别是涉及一种具有光开关的全光纤电流传感器。
背景技术
全光纤电流传感器相比传统的电流传感器，其结构简单，具有很宽的动态范围，可同时实现测量和继电保护的需求，还避免了传统电流传感器因充油而产生的易燃、易爆炸等危险，具有极高的安全性。除此之外，它具有频率响应范围宽、适用面广、绿色环保、符合电力计量数字化及自动化发展趋势等特点。自上世纪80年代初开始，世界上很多专家学者都曾经对其进行过研究。目前全光纤电流传感器正在电力系统中推广应用，其主要功能就是实施对线路中的电流的监控，来实现对电量的监控、调度，并通过结合系统中的相关一次设备(如断路器开关，DCB)，实现对整个电力系统的保护。
全光纤电流传感器能够具有实时并准确提供监控线路电流的信息，是电力保护系统在基本的要求，其所谓的实时信息间隔小于500微秒，有些更严格者可能要求小于50微秒。如图1所示，现有的全光纤电流传感器都采用一个信号采集单元1对应一个电流传感光纤环2通过保线偏振光纤3来连接的方式，其主要成本来自于信号采集单元1和电流传感光纤环2，与传统的电流互感器相比其成本要高出很多。
尽管现有的全光纤电流传感器存在着很多优点，但在一些情况下却得不到广泛的应用。比如，多数情况下所监控的电流一般就是直流，或者是一个非常慢的变化或波动过程，此时根本就不需要提供那么快的实时信息，也不需要所谓的实时监控，实际应用中可能只需要每秒采集一次，甚至是一分种采集一次电流信息就足够了。此种情况下，如直接使用现有的全光纤电流传感器，则会因为成本过高而得不到使用者的认可，使全光纤电流传感器的应用受限。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、节省元件并能通过一个信号采集单元实现对一个或多个线路中电流的监控的全光纤电流传感器。
为解决上述技术问题，本实用新型的全光纤电流传感器，包括信号采集单元、电流传感光纤环和光开关；
所述光开关为1×N光开关，具有1个固定端和N个切换端，N为大于或等于2的任意正整数；
所述信号采集单元的输出端与光开关的固定端通过保线偏振光纤连接；
所述电流传感光纤环与光开关的切换端通过保线偏振光纤连接。
具体的，所述电流传感光纤环为M个，M为大于或等于2且小于或等于N的任意正整数。
具体的，M个电流传感光纤环分别连接不同的切换端。
具体的，M个电流传感光纤环均为相同的规格。
具体的，M个电流传感光纤环为不全相同的规格。
进一步的改进是，所述光开关内置于信号采集单元，所述光开关内置于所述信号采集单元，所述信号采集单元具有N个输出端，所述M个电流传感光纤环直接与信号采集单元的不同输出端连接。
进一步的改进是，所述光开关可以选用机械光开关、磁光开关、液晶开关、铌酸锂波导开关及微机械开关(MEMS)等。
本实用新型的全光纤电流传感器采用在信号采集单元和电流传感光纤环之间加入一个光开关，实现了多个电流传感光纤环共用一个信号采集单元，通过将光开关切换到不同的通路，可以检测到不同通路上的电流传感光纤环传感到的电流信号大小。本实用新型的全光纤电流传感器既具有现有的全光纤电流传感器的优点，又适用于直流电流或者是电流变化缓慢的线路的电流监控或测量，具有同时监控多个线路的电流信号大小。此外，因为光纤电流传感器的主要成本来自信号采集单元，本实用新型还能大大降低应用成本，比如，包含有一个1x16光开关的光纤电流传感器，信号采集单元的成本因光开关的因素增加1倍左右，但原本需要16个信号采集单元，但现在只需要花相当于2个信号采集单元的成本，与不用光开关的方法相比较，成本大概降低70％；如果采用1x32光开关，就可以同时测量32个不同位置的电流，成本将降低80％以上。
附图说明
图1为现有的全光纤电流传感器的结构示意图。
图2为本实用新型一实施例的1x3光开关置于信号采集单元外的三通道光纤电流传感器。
图3为本实用新型另一实施例的1x3光开关置于信号采集单元内的三通道光纤电流传感器。
附图中符号标记说明：
1为信号采集单元；2为电流传感光纤环；3为保线偏振光纤；4为光开关。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种全光纤电流传感器，包括信号采集单元1、电流传感光纤环2和光开关4，其中，光开关为1×N光开关，具有1个固定端和N个切换端，N为大于或等于2的任意正整数，信号采集单元1的输出端与光开关4的固定端通过保线偏振光纤3连接，电流传感光纤环2与光开关4的切换端通过保线偏振光纤3连接，即为一个信号采集单元1可以对应多个电流传感光纤环2。通过将光开关4切换到不同的通路，可以实用一个信号采集单元1检测到不同通路上的电流传感光纤环2传感到的电流信号大小，适用于直流电路或者是电流变化缓慢的电路的电流监控，而且可同时监控多个电路的电流信号。也可以在原有的信号采集单元1里加一个光开关4的控制信号，这样可以实现周期性或选择性的通道切换，并获得指定通道的测量电流信号。
在本实施例中，电流传感光纤环2为M个，M为大于或等于2且小于或等于N的任意正整数。一般而言，M个电流传感光纤环2分别连接不同的切换端，电流传感光纤环2的数量设置为与光开关4切换端数量相同即可，当然也可以根据实际应用情况减少电流传感光纤环2的数量以节省使用成本。
在本实施例中，电流传感光纤环2可以选用均为相同的规格，这里的规格是就本领域普通产品的标准而言，包括电流传感光纤环的直径大小、形状及包含的传感光纤匝数等都是相同的。在其他实施例中，根据实际应用情况的不同，电流传感光纤环2也可以为不全相同的规格，即电流传感光纤环2的直径大小、形状及包含的传感光纤匝数等可以设置为不相同的。
在本实施例中，信号采集单元1与光开关4之间的连接以及电流传感光纤环2与光开关4的连接优选的通过保线偏振光纤3连接。
本实用新型的全光纤电流传感器，其光开关4可以选用多种类型，主要包括普通的机械光开关、磁光开关、液晶开关、铌酸锂波导开关、微机械开关(MEMS)等。选用什么样的开关，主要还是要取决于具体的应用，包括对使用环境、精度要求及使用寿命等因素的考量。
如图2所示，是本实用新型一实施例的1×3光开关置于信号采集单元外的三通道光纤电流传感器，其采用的光开关为1×3光开关，信号采集单元1为一个并与光开关4的固定端连接，电流传感光纤环2数量为三个并分别与光开关4的三个切换端连接。
在本实用新型的另一种改进方式中，可以将光开关内置于信号采集单元1，信号采集单元1具有N个输出端，电流传感光纤环2直接通过保线偏振光纤3与信号采集单元1的输出端连接。如图3所示，是本实用新型的一种1x3光开关置于信号采集单元内的三通道光纤电流传感器，其采用将1x3光开关内置于信号采集单元1，则信号采集单元1具有3个输出端，三个电流传感光纤环2分别直接与信号采集单元1的输出端连接，这样使得产品的结构和连接关系更加清晰简单，使用更加方法。
本实用新型的全光纤电流传感器既具有现有的全光纤电流传感器的优点，又适用于直流电流或者是电流变化缓慢的线路的电流监控，还能同时监控多个电路的电流信号大小。此外，因为光纤电流传感器的主要成本来自信号采集单元，本实用新型还能大大降低应用成本。
综上所述，上述各实施例及附图仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全光纤电流传感器，其特征在于，包括信号采集单元、电流传感光纤环和光开关；
所述光开关为1×N光开关，具有一个固定端和N个切换端，N为大于或等于2的任意正整数；
所述信号采集单元的输出端与光开关的固定端通过保线偏振光纤连接；
所述电流传感光纤环与光开关的切换端通过保线偏振光纤连接，所述电流传感光纤环为M个，M为大于或等于2且小于或等于N的任意正整数。
2.如权利要求1所述的一种全光纤电流传感器，其特征在于，M个电流传感光纤环分别连接1×N光开关的不同的切换端。
3.如权利要求1或2所述的一种全光纤电流传感器，其特征在于，M个电流传感光纤环均为相同的规格。
4.如权利要求1或2所述的一种全光纤电流传感器，其特征在于，M个电流传感光纤环为不全相同的规格。
5.如权利要求1所述的一种全光纤电流传感器，其特征在于，所述光开关内置于信号采集单元，所述信号采集单元具有N个输出端，所述M个电流传感光纤环直接与信号采集单元的不同输出端连接。
6.如权利要求1所述的一种全光纤电流传感器，其特征在于，所述光开关包括机械光开关、磁光开关、液晶开关、铌酸锂波导开关及微机械开关。
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