CN209055580U - 一种全光纤b型剩余电流动作保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全光纤B型剩余电流动作保护器，主要由光信号发生器、光电探测器和保偏光纤环构成全光纤剩余电流动作保护器，利用双波长分光光度法的概念，由光信号发生器对导电体内同一大小的电流先后通入偏振面相同而波长不同的偏振光波，通过计算偏振光旋转角度差能够准确计算出导电体内的电流大小，避免了偏振角有可能旋过360度后无法判断电流并触发关断的情况。

Description

一种全光纤B型剩余电流动作保护器

技术领域

本实用新型涉及剩余电流动作保护器领域，特别是一种全光纤B型剩余电流动作保护器。

背景技术

目前较为先进的的电流互感器通常使用全光纤式光学电流互感器，简称FOCT。FOCT利用了法拉第磁致旋光效应，即磁场不能对自然光产生直接作用，但在光学各向同性的透明介质中，外加磁场可使在介质中沿磁场方向传播平面偏振光的偏振面发生旋转，这种现象被称为磁致旋光效应或法拉第效应。当一束线性偏振光通过置于磁场中的法拉第旋光材料时，若磁场方向与光的传播方向相同，则光的偏振面将产生旋转；因此FOCT能够根据入射光与出射光之间的偏转角来判断穿过其光纤环的导电体中的电流大小，从而实现测量电流或触发继电器动作等。

FOCT的当前应用并不包括剩余电流检测，而当前剩余电流动作保护器也仅有电磁式和电子式两种类型，其EMC特性差，易受现场干扰，检测不准确；将FOCT应用到剩余电流检测上时，FOCT的检测范围受限于最大360度偏振角，因此当被检测电流过大时，入射光与出射光之间的偏振角有可能旋过360度，此时大电流会被误检测为小电流，导致无法触发关断动作，容易发生漏电事故。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种全光纤B型剩余电流动作保护器，使用两个或两个以上的光波交替进入保偏光纤环中，通过计算两个偏振光的旋转角度差来求得真实的电流值。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

一种全光纤B型剩余电流动作保护器，包括中央处理模块、光信号发生器、用于检测偏振角的光电探测器和用于穿过导电体的保偏光纤环，所述光信号发生器和光电探测器分别与所述保偏光纤环连接，所述光信号发生器和光电探测器分别连接所述中央处理模块；所述光信号发生器往所述保偏光纤环中周期性地发射两个或以上偏振面相同而波长各不相同的偏振光。

进一步，还包括用于产生反射光的反射器和耦合器，所述耦合器为双分支的标准光纤耦合器，所述光信号发生器和光电探测器通过所述耦合器与所述保偏光纤环连接，所述反射器设置于所述保偏光纤环的尾部，所述保偏光纤环的头部与所述耦合器连接。

进一步，所述反射器为反射膜或者反射镜。

进一步，所述耦合器为2x2直连式光纤耦合器，所述保偏光纤环的头部和尾部均与所述耦合器连接。

进一步，还包括起偏器，所述起偏器设置于所述耦合器和所述保偏光纤环之间。

进一步，还包括延迟线，所述延迟线设置于所述保偏光纤环的头部。

进一步，所述光信号发生器包括光源控制器和光源，所述光源控制器与所述中央处理模块电连接，所述光源控制器与所述光源的输入端连接，所述保偏光纤环与所述光源的输出端连接。

进一步，所述光电探测器包括光电转换模块和检偏器，所述中央处理模块与所述光电转换模块电连接，所述检偏器与所述光电转换模块通过光纤连接，所述检偏器与所述保偏光纤环连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型主要由光信号发生器、光电探测器、保偏光纤环和耦合器构成全光纤剩余电流动作保护器，利用双波长分光光度法的概念，由光信号发生器对导电体内同一大小的电流先后通入不同波长的光波，通过计算偏振光旋转角度差能够准确计算出导电体内的电流大小，避免了偏振角有可能旋过360度后无法判断电流并触发关断的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型第一实施例的整体连接关系示意图；

图2是本实用新型第一实施例的模块部分连接关系示意图；

图3是本实用新型第一实施例的光纤环部分的结构示意图；

图4是本实用新型第二实施例的整体连接关系示意图。

具体实施方式

参照图1－3为第一实施例，一种全光纤B型剩余电流动作保护器，包括中央处理模块、光信号发生器、用于检测偏振角的光电探测器、用于穿过导电体的保偏光纤环1、用于产生反射光的反射器2和耦合器3，所述光信号发生器和光电探测器通过耦合器3与所述保偏光纤环1连接，所述耦合器3为双分支的标准光纤耦合器，即1x2接口的光纤耦合器，所述反射器设置于所述保偏光纤环1的尾部，所述保偏光纤环1的头部与所述耦合器3连接，所述光信号发生器和光电探测器分别连接所述中央处理模块；所述光信号发生器往所述保偏光纤环1中周期性地发射两个或以上偏振面相同而波长各不相同的偏振光。

本实施例中所述反射器2为反射膜，同样也可以为反射镜，只要实现所述保偏光纤环1内的偏振光反射的效果即可。

所述光信号发生器包括光源控制器和光源，所述光源控制器与所述中央处理模块电连接，所述光源控制器与所述光源的输入端连接，所述耦合器3的输入端与所述光源的输出端连接。对光源进行控制实现多光波输入属于本领域的常规技术手段，概括地说即通过电路控制发射时间和发射波长，再将光通过一个偏振镜实现，在此不再详述。

还包括起偏器4和延迟线5，所述起偏器4设置于所述耦合器3和所述保偏光纤环1之间，所述延迟线5设置于所述保偏光纤环1的头部，即所述耦合器3、起偏器4和延迟线5依次连接。

所述光电探测器包括光电转换模块和检偏器，所述中央处理模块与所述光电转换模块电连接，所述检偏器与所述光电转换模块通过光纤连接，所述检偏器与所述耦合器3连接。

所述中央处理模块对导电体中电流i的计算公式满足：

其中θ为所述保偏光纤环1的出射光的偏转角，N为所述保偏光纤环1的轧数，V为所述保偏光纤环1的费尔德常数。

本实施例中所述光信号发生器往所述保偏光纤环1中先后发射两种不同波长的光波，其设备通常为双光波发生器或者联合工作的脉冲发生器，由于不同波长的光波在磁光材料(保偏光纤环1)中的费尔德常数略有不同，因此两个不同波长的光波的出射光波的偏振角度会产生差异，以Δθ表示这两个偏振光旋转角度差。测量时，由两个光波的波长差决定Δθ存在一个范围值，根据此范围值，当前后两次光波经所述保偏光纤环1偏转出射后，其Δθ值差异超过该范围值，即可以判断其中一个光波使偏振角度θ大于360度，最后由所述中央处理模块对该偏振角度θ扣除360度或对另一个光波的偏振角度增加360，再代入上述电流i的计算公式，获得漏电流的大小。

实际上，本实用新型可以扩展通入第三种波长光源、第四种波长光源等方式，不增加多少成本，进行多波长联合测量以增大检测范围，增强检测精度。

穿过所述保偏光纤环1的导电体是需要做漏电保护的全部电缆，可以是两线制L－N、三线制A－B－C或三相四线制A－B－C－N，又或者是单根通电导体，因此本实用新型可以测量载流导体。

参照图4为第二实施例，与第一实施例之间的区别在于，所述耦合器3为2x2直连式光纤耦合器，所述保偏光纤环1的头部和尾部均与所述耦合器3连接，第一实施例的反射光由所述反射器2反射得到并沿所述保偏光纤环原路返回到所述耦合器3，第二实施例的反射光相当于从所述保偏光纤环1尾部的出射光，入射到所述耦合器3后回到所述光电检测器。

本实用新型基于多个波长之间偏振角度差来判断偏振角是否转超过360度，避免传统FOCT偏振角旋过360度后无法判断电流并触发关断的情况。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：包括中央处理模块、光信号发生器、用于检测偏振角的光电探测器和用于穿过导电体的保偏光纤环(1)，所述光信号发生器和光电探测器分别与所述保偏光纤环(1)连接，所述光信号发生器和光电探测器分别连接所述中央处理模块；所述光信号发生器往所述保偏光纤环(1)中周期性地发射两个或以上偏振面相同而波长各不相同的偏振光。

2.根据权利要求1所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：还包括用于产生反射光的反射器(2)和耦合器(3)，所述耦合器(3)为双分支的标准光纤耦合器，所述光信号发生器和光电探测器通过所述耦合器(3)与所述保偏光纤环(1)连接，所述反射器设置于所述保偏光纤环(1)的尾部，所述保偏光纤环(1)的头部与所述耦合器(3)连接。

3.根据权利要求2所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：所述反射器(2)为反射膜或者反射镜。

4.根据权利要求2所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：所述耦合器(3)为2x2直连式光纤耦合器，所述保偏光纤环(1)的头部和尾部均与所述耦合器(3)连接。

5.根据权利要求2所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：还包括起偏器(4)，所述起偏器(4)设置于所述耦合器(3)和所述保偏光纤环(1)之间。

6.根据权利要求5所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：还包括延迟线(5)，所述延迟线(5)设置于所述保偏光纤环(1)的头部。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：所述光信号发生器包括光源控制器和光源，所述光源控制器与所述中央处理模块电连接，所述光源控制器与所述光源的输入端连接，所述保偏光纤环(1)与所述光源的输出端连接。

8.根据权利要求1-6任一所述的一种全光纤B型剩余电流动作保护器，其特征在于：所述光电探测器包括光电转换模块和检偏器，所述中央处理模块与所述光电转换模块电连接，所述检偏器与所述光电转换模块通过光纤连接，所述检偏器与所述保偏光纤环(1)连接。