一种高集成度的光纤电流互感器制造技术

本发明专利技术提供了一种高集成度的光纤电流互感器，包括：采集单元、多芯保偏光缆和n路传感环圈；所述采集单元通过所述多芯保偏光缆与所述n路传感环圈相连；所述采集单元包括光源驱动电路、光源、1×n耦合器、处理电路和n个采集子单元，所述处理电路用于对n路带有电流信息的光进行解算得到n路独立的电流信号；所述处理电路还用于根据n路带有电流信息的光得到n路对应的光功率，并基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常以及各路光功率之间是否存在不平衡。本发明专利技术提升了光纤电流互感器的集成度，能够更好地满足某些对体积要求高的应用场合，且通过处理电路来调节各路之间光功率不平衡的问题，提高了高集成度光纤电流互感器的测量精度。

A high integrated optical fiber current transformer

【技术实现步骤摘要】
一种高集成度的光纤电流互感器
本专利技术涉及电力设备
，尤其涉及一种高集成度的光纤电流互感器。
技术介绍
电流互感器用于将一次侧电流转换成二次侧电流或者数字信号，是电力系统中的一种基本设备，在保护、测量和计量方面都有广泛的应用。传统电流互感器是基于电磁感应的电磁式互感器，已经应用了上百年时间，为电力系统的正常运行做出了重要贡献，但随着智能电网的发展、电力系统电压等级的提高以及特高压直流输变电系统的发展，这种电磁式互感器的缺陷就逐渐暴露出来了，如存在磁饱和现象、对故障响应速度不够快、不能同时测量交直流和谐波信号等。近年来随着光纤及相关器件技术的不断进步，光纤电流互感器得到了快速发展。这种新型互感器基于光纤中的磁光法拉第效应，同时应用了光纤陀螺中的数字闭环检测技术，能够克服传统电流互感器的诸多缺陷，并且具有绝缘性能好、动态范围大等优点，得到了电力行业广泛关注，并在一定范围内取得了应用。在电力行业常规应用中，对电流互感器的体积要求并不高，可以做得比较大，但在某些特殊的场合，例如集成断路器等，对体积的要求比较高，环圈不能太厚，采集单元不能太大，这时一般的光纤电流互感器很难做到这么小。为了解决互感器的体积问题，可以通过提升光纤电流互感器的集成度来实现。同时，在提升互感器的集成度之后，对于降低互感器成本、提升整体可靠性都有意义。专利《一种集成化的全光纤电流互感器》(申请号为：CN201610119812.7)公开了一种集成式的全光纤电流互感器，通过设置特定结构的敏感单元来实现与高压隔离断路器集成于一体的应用，但该专利并未彻底解决在多应用场合互感器整体集成度不足的问题，也未解决由于多路集成引起的各路光路损耗不一致导致降低测量精度的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高集成度的光纤电流互感器，采用多芯保偏光缆、多路传感环圈、多路采集单元以及光源和处理电路的复用来解决现有光纤电流互感器集成度低及各路之间光路损耗不一致的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出如下技术方案：一种高集成度的光纤电流互感器，包括：采集单元、多芯保偏光缆和n路传感环圈；所述采集单元通过所述多芯保偏光缆与所述n路传感环圈相连；所述采集单元包括光源驱动电路、光源、1×n耦合器、处理电路和n个采集子单元，每个采集子单元包括依次连接的2×2耦合器、起偏器、波导和延迟线圈，所述光源驱动电路用于驱动所述光源，所述光源通过所述1×n耦合器分为n束光，每一束光入射到对应的采集子单元中，从对应的采集子单元中输出的光通过所述多芯保偏光缆进入所述传感环圈，所述传感环圈测量载流导体的电流信号，所述电流信号产生磁场并作用于所述光得到n路带有电流信息的光，所述n路带有电流信息的光经对应的采集子单元反向传输至处理电路，所述处理电路用于对n路带有电流信息的光进行解算得到n路独立的电流信号；所述处理电路还用于根据n路带有电流信息的光得到n路对应的光功率，并基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常以及各路光功率之间是否存在不平衡。优选的，所述光源驱动电路与所述处理电路集成设置。优选的，所述处理电路包括n个第一处理子电路、信号处理单元和n个第二处理子电路，每个所述第一处理子电路包括依次连接的探测器、前置放大器和模数转换器，每个所述第二处理子电路包括数模转换器，每一路带有电流信息的光进入对应的第一处理子电路后汇入信号处理单元，然后经由对应的第二处理子电路输出得到n路独立的电流信号。优选的，所述处理电路基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常包括：将n路对应的光功率分别与第一预设光功率进行比较；将n路对应的光功率中小于所述第一预设光功率的光功率判断为存在异常。优选的，所述处理电路还用于在存在异常的情况下，输出提示性报警信号，其中，所述提示性报警信号用于提示光纤电流互感器光路损耗增加或光源功率下降，但不停止工作。优选的，所述处理电路还用于将小于所述第一预设光功率的光功率与第二预设光功率进行比较，并在小于所述第一预设光功率的光功率还小于所述第二预设光功率的情况下输出警示性报警信号，其中所述第一预设光功率大于所述第二预设光功率，所述警示性报警信号用于警示光纤电流互感器输出不准确，需要停止工作。优选的，所述处理电路基于n路对应的光功率判断各路光功率之间是否存在不平衡包括：将n路对应的光功率分别与预定范围进行比较；在n路对应的光功率中的至少一路超出所述预定范围的情况下，判断各路光功率之间存在不平衡。优选的，所述采集子单元还包括调节光损耗模块，所述调节光损耗模块设置在2×2耦合器与起偏器之间，所述处理电路还用于在判断存在不平衡的情况下，输出提示性报警信号，并调节所述光功率超出所述预定范围的对应路的调节光损耗模块以使各路光功率趋于一致，其中，所述提示性报警信号用于提示光纤电流互感器光路损耗增加或光源功率下降，但不停止工作。优选的，所述多芯保偏光缆包括保护套管、绝缘填充材料、多个光纤套管、多个绝缘纤膏、多个保偏光纤，每一个保偏光纤外包覆有所述光纤套管，所述绝缘纤膏设置在所述保偏光纤与所述光纤套管之间，所述光纤套管外包覆有所述保护套管，所述光纤套管和所述保护套管之间设置有所述绝缘填充材料。优选的，所述n路传感环圈中每一路传感环圈的匝数均相同，所述每一路传感环圈包括：波片、反射镜、传感光纤和密封胶；所述传感光纤的一端与所述波片连接，另一端与所述反射镜连接，所述波片与所述反射镜并排紧密贴合放置；所述传感光纤上涂覆有密封胶。应用本专利技术的技术方案，在基本不改变光纤电流互感器外观结构的情况下，通过多芯保偏光缆、多路传感环圈、多路采集单元以及光源和处理电路的复用，克服了现有的光纤电流互感器集成度低的技术现状，大大提升了光纤电流互感器的集成度，能够更好地满足某些对体积要求高的应用场合，且通过处理电路来调节各路之间光功率不平衡的技术问题，提高了高集成度光纤电流互感器的测量精度。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的高集成度的光纤电流互感器的结构示意图；图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的采集单元的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的多芯保偏光缆的结构示意图；图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的传感环圈的结构示意图；图5示出了图4中沿A-A’的剖面示意图；图6示出了图4中沿B-B’的剖面示意图。附图标记说明100、采集单元；101、光源；102、1×n耦合器；103、处理电路；1031、探测器；1032、前置放大器；1033、模数转换器；1034、信号处理单元；1035、数模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，包括：采集单元(100)、多芯保偏光缆(200)和n路传感环圈(300)；所述采集单元(100)通过所述多芯保偏光缆(200)与所述n路传感环圈(300)相连；/n所述采集单元(100)包括光源驱动电路(109)、光源(101)、1×n耦合器(102)、处理电路(103)和n个采集子单元，每个采集子单元包括依次连接的2×2耦合器(104)、起偏器(106)、波导(107)和延迟线圈(108)，所述光源驱动电路(109)用于驱动所述光源(101)，所述光源(101)通过所述1×n耦合器(102)分为n束光，每一束光入射到对应的采集子单元中，从对应的采集子单元中输出的光通过所述多芯保偏光缆(200)进入所述传感环圈(300)，所述传感环圈(300)测量载流导体的电流信号，所述电流信号产生磁场并作用于所述光得到n路带有电流信息的光，所述n路带有电流信息的光经对应的采集子单元反向传输至处理电路(103)，所述处理电路(103)用于对n路带有电流信息的光进行解算得到n路独立的电流信号；/n所述处理电路(103)还用于根据n路带有电流信息的光得到n路对应的光功率，并基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常以及各路光功率之间是否存在不平衡。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，包括：采集单元(100)、多芯保偏光缆(200)和n路传感环圈(300)；所述采集单元(100)通过所述多芯保偏光缆(200)与所述n路传感环圈(300)相连；
所述采集单元(100)包括光源驱动电路(109)、光源(101)、1×n耦合器(102)、处理电路(103)和n个采集子单元，每个采集子单元包括依次连接的2×2耦合器(104)、起偏器(106)、波导(107)和延迟线圈(108)，所述光源驱动电路(109)用于驱动所述光源(101)，所述光源(101)通过所述1×n耦合器(102)分为n束光，每一束光入射到对应的采集子单元中，从对应的采集子单元中输出的光通过所述多芯保偏光缆(200)进入所述传感环圈(300)，所述传感环圈(300)测量载流导体的电流信号，所述电流信号产生磁场并作用于所述光得到n路带有电流信息的光，所述n路带有电流信息的光经对应的采集子单元反向传输至处理电路(103)，所述处理电路(103)用于对n路带有电流信息的光进行解算得到n路独立的电流信号；
所述处理电路(103)还用于根据n路带有电流信息的光得到n路对应的光功率，并基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常以及各路光功率之间是否存在不平衡。


2.根据权利要求1所述的一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，所述光源驱动电路(109)与所述处理电路(103)集成设置。


3.根据权利要求1所述的一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，所述处理电路(103)包括n个第一处理子电路、信号处理单元(1034)和n个第二处理子电路，每个所述第一处理子电路包括依次连接的探测器(1031)、前置放大器(1032)和模数转换器(1033)，每个所述第二处理子电路包括数模转换器(1035)，每一路带有电流信息的光进入对应的第一处理子电路后汇入信号处理单元(1034)，然后经由对应的第二处理子电路输出得到n路独立的电流信号。


4.根据权利要求1所述的一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，所述处理电路(103)基于n路对应的光功率判断各路光功率是否存在异常包括：
将n路对应的光功率分别与第一预设光功率进行比较；
将n路对应的光功率中小于所述第一预设光功率的光功率判断为存在异常。


5.根据权利要求4所述的一种高集成度的光纤电流互感器，其特征在于，所述处理电路(103)还用于在存在异常的情况下，输出提示性报警信号，其中，所述提示...

【专利技术属性】
技术研发人员：向强，杨怿，冯喆，徐磊，王锴，赵静，吴衍记，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11