外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法技术

外卡式光学电流互感器及其抗外磁场干扰方法和温漂抑制方法，涉及一种光学电流互感器。为了解决目前光学电流互感器存在灵活性差、抗干扰能力差、温漂严重的问题。包括光学电流传感头、光纤、导线和信号处理单元；所述的光学电流传感头结构上采用了外卡式的结构，所述光学电流传感头的采用了零和御磁技术和自愈技术；所述的信号处理单元采用了零和御磁算法和自愈算法的进行数据处理。它采用自愈技术和自愈算法，有效解决了温度变化导致的测量极度温漂问题，极大地提高了外卡式光学电流互感器的温度稳定性。它应用于电力系统中对电流的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学电流互感器，特别涉及一种。
技术介绍
电流互感器是电力系统中不可或缺的电力设备，随着我国电力事业的迅猛发展，数字化变电站越来越多地采用气体绝缘封闭组合电器(GIS)作为配电装置，并呈现出逐渐取代传统的空气绝缘的配电装置(AIS)的趋势。目前在GIS中使用的电流互感器主要还是以常规电磁式电流互感器为主，但由于电磁式电流互感器存在磁饱和、铁磁谐振、动态测量范围小、频带窄、绝缘越困难、易燃易爆等一系列缺点，电磁式电流互感器虽然被广泛使用但已难以满足GIS的发展需求，成为制约GIS工程应用的瓶颈，GIS的发展需要与之配套使用的电流互感器。光学电流互感器为GIS带来了曙光，它不仅可以解决电磁式电流互感器存在的上述缺点，还具有一系列优点:绝缘性能佳、与电流大小和波形无关的线性化动态响应能力，可以测量各种交流谐波、可以测量直流量等。但长期以来，如何将光学电流互感器与GIS相结合使它们能发挥各自优势一直是个难题。综合世界范围的研究工作情况，主要的设计方案为:将光学电流互感器安装于GIS内部。在该方案下，光学电流互感器距离母线很近，测量灵敏度高。该方案的主要问题是安装、检修和更换的灵活性差、操作复杂、停电范围大，而且母线电流的热效应会导致严重的测量精度温漂问题、光学电流互感器与外部的连接会带来绝缘困难的问题、传输光纤穿过GIS套筒导致SF6气体气密性问题。此外，交流电力系统是三相运行的系统，电磁环境复杂相间干扰大，导致光学电流互感器的测量准确度下降，甚至出现出厂检验合格的光学电流互感器产品在现场运行时准确度下降甚至无法使用的情况。这些问题严重阻碍了光学电流互感器在GIS中的实用化。综上所述，目前光学电流互感器还存在灵活性差、抗干扰能力差、温漂严重的问题，使光学电流互感器很难应用于GIS中。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前光学电流互感器存在灵活性差、抗干扰能力差、温漂严重的问题，使光学电流互感器很难应用于GIS中的问题，提出一种。本专利技术的一种外卡式光学电流互感器，它包括光学电流传感头、光纤、导线和信号处理单元；所述光学电流传感头包括第一半圆环传感头和第二半圆环传感头；所述第一半圆环传感头和第二半圆环传感头对接固定成空心圆环状的光学电流传感头；所述光学电流传感头分别通过光纤和导线与信号处理单元连接。它还包括第一螺钉和第二螺钉，通过第一螺钉和第二螺钉将所述第一半圆环传感头和第二半圆环传感头对接固定成空心圆环状的光学电流传感头。所述第一半圆环传感头和第二半圆环传感头结构相同，所述第一半圆环传感头包括第一航空插座、第一壳体、第一盖板、第一传感单元、第二传感单元和第一自愈单元；第一盖板、第一传感单元、第二传感单元和第一自愈单元通过第一环氧树脂胶密封在第一壳体内，所述第一盖板将第一壳体沿圆环的轴向分隔成密封的上下两层，所述第一传感单元和第二传感单元设置在第一壳体的下层，所述第一自愈单元设置在第一壳体的上层，所述第一航空插座紧密固定在第一壳体的侧壁上，第一航空插座用于连接第一半圆环传感头与信号处理单元之间的光纤或者导线；第一自愈单元输出的电信号为光学电流传感头的电信号，第一自愈单元的电信号输出端与信号处理单元的电信号输入端连接；信号处理单元的光信号输出端同时与第一传感单元的光信号输入端和第二传感单元的光信号输入端连接，第一传感单元输出的光信号和第二传感单元输出的光信号均为光学电流传感头的光信号，第一传感单元的光信号输出端和第二传感单元的光信号输出端同时与信号处理单元的光信号输入端连接。所述第一传感单元和第二传感单元的结构相同，所述第一传感单元包括传感单元盒、传感单元盒盖、光学电流传感器和光耦合器；传感单元盒盖设置在传感单元盒的顶部，且与传感单元盒形成密闭的空间，光学电流传感器设置在所述密闭空间内，光耦合器设在传感单元盒的侧壁上；光学电流传感器固定在传感单元盒内；光学电流传感器的光信号输出端为第一传感单兀的光信号输出端；光学电流传感器的光信号输入端为第一传感单元的光信号输入端。所述光学电流传感器包括第一准直器、起偏器、磁光材料块、检偏器、第二准直器和第三准直器,第一准直器的光信号输出端与起偏器的光信号输入端连接，起偏器输出的光信号经磁光材料块透射后输出给检偏器，检偏器的第一光信号输出端与第二准直器的光信号输入端连接，检偏器的第二光信号输出端与第三准直器的光信号输入端连接，第一准直器的光信号输入端为光学电流传感器的光信号输入端，第二准直器光信号输出端和第三准直器的光信号输出端同时为光学电流传感器的光信号输出端。光学电流传感头的四个光学电流传感器的磁光材料块的位置为:以光学电流传感头的圆心为圆心，四个光学电流传感器的磁光材料块沿通光方向的四个光轴内接于半径为R的圆内，且四个传感单兀的磁光材料块均勻分布；光学电流传感头的四个光学电流传感器满足零和御磁结构。所述第一自愈单元包括第一铁芯和第一轻载线圈；所述第一铁芯为半圆环形结构，第一轻载线圈均匀缠绕在第一铁芯上，第一轻载线圈的电信号输出端为第一自愈单元的电信号输出端。所述信号处理单元包括LED光源、取样电阻电路、过压保护电路、工频滤波器、前置放大模块、A/D转换模块、DSP电路、电源电路和光电探测器；LED光源输出的光信号通过光纤发送给光学电流传感头， 取样电阻电路通过导线接收光学电流传感头的电信号，光电探测器通过光纤接收光学电流传感头的光信号，取样电阻电路的电阻信号输出端与过压保护电路的电阻信号输入端连接，过压保护电路的保护信号输出端与工频滤波器的保护信号输入端连接，光电探测器的第一电信号输出端与工频滤波器的电信号输入端连接，工频滤波器的滤波信号输出端与·前置放大模块的滤波信号输入端连接，光电探测器的第二电信号输出端与前置放大模块的电信号输入端连接，前置放大模块的放大信号输出端与A/D转换模块的放大信号输入端连接，A/D转换模块的数字信号输出端与DSP电路的数字信号输入端连接；DSP电路输出待测母线的电流；电源电路为LED光源、前置放大模块、A/D转换模块、DSP电路和光电探测器提供工作电源。所述的外卡式光学电流互感器的抗外磁场干扰方法，使所述外卡式光学电流互感器的待测母线电流i从原点0通过，根据法拉第磁光效应，线偏振光通过第k(k = 1,2,3,4)个光学电流传感器的磁光材料块时感应待测母线电流i产生的法拉第旋光角0Fk为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
外卡式光学电流互感器，其特征在于，它包括光学电流传感头(1)、光纤(2)、导线(3)和信号处理单元(4)；所述光学电流传感头(1)包括第一半圆环传感头(1?1)和第二半圆环传感头(1?2)；所述第一半圆环传感头(1?1)和第二半圆环传感头(1?2)对接固定成圆环状的光学电流传感头(1)；所述光学电流传感头(1)的光信号通过光纤(2)与信号处理单元(4)连接，所述光学电流传感头(1)的电信号通过导线(3)与信号处理单元(4)连接。

【技术特征摘要】
1.外卡式光学电流互感器，其特征在于，它包括光学电流传感头(I)、光纤(2)、导线(3)和信号处理单元(4)； 所述光学电流传感头(I)包括第一半圆环传感头(1-1)和第二半圆环传感头(1-2)； 所述第一半圆环传感头(1-1)和第二半圆环传感头(1-2)对接固定成圆环状的光学电流传感头⑴; 所述光学电流传感头(I)的光信号通过光纤(2)与信号处理单元(4)连接，所述光学电流传感头(I)的电信号通过导线(3)与信号处理单元(4)连接。2.根据权利要求1所述的外卡式光学电流互感器，其特征在于，它还包括第一螺钉(1-3)和第二螺钉(1-4)，通过第一螺钉(1-3)和第二螺钉(1-4)将所述第一半圆环传感头(1-1)和第二半圆环传感头(1-2)对接固定成空心圆环状的光学电流传感头(I)。3.根据权利要求1所述的外卡式光学电流互感器，其特征在于，所述第一半圆环传感头(1-1)和第二半圆环传感头(1-2)结构相同，所述第一半圆环传感头(1-1)包括第一航空插座(1-1-1)、第一壳体(1-1-2)、第一盖板(1-1-3)、第一传感单兀(1-1-4)、第二传感单元(1-1-5)和第一自愈单元(1-1-6)； 第一盖板(1-1-3)、第一传感单兀(1-1-4)、第二传感单兀(1-1-5)和第一自愈单兀(1-1-6)通过第一环氧树脂胶(1-1-7)密封在第一壳体(1-1-2)内，所述第一盖板(1-1-3)将第一壳体(1-1-2)沿圆环的轴向分隔成密封的上下两层，所述第一传感单元(1-1-4)和第二传感单元(1-1-5)设置在第一壳体(1-1-2)的下层，所述第一自愈单元(1-1-6)设置在第一壳体(1-1-2)的上层， 所述第一航空插座(1-1-1)紧密固定在第一壳体(1-1-2)的侧壁上，第一航空插座(1-1-1)用于连接第 一半圆环传感头(1-1)与信号处理单元(4)之间的光纤(2)或者导线 (3)； 第一自愈单元(1-1-6)输出的电信号为光学电流传感头(I)的电信号，第一自愈单元(1-1-6)的电信号输出端与信号处理单元(4)的电信号输入端连接； 信号处理单元(4)的光信号输出端同时与第一传感单元(1-1-4)的光信号输入端和第二传感单元(1-1-5)的光信号输入端连接， 第一传感单元(1-1-4)输出的光信号和第二传感单元(1-1-5)输出的光信号均为光学电流传感头(I)的光信号，第一传感单元(1-1-4)的光信号输出端和第二传感单元(1-1-5)的光信号输出端同时与信号处理单元(4)的光信号输入端连接。4.根据权利要求3所述的外卡式光学电流互感器，其特征在于，所述第一传感单元(1-1-4)和第二传感单元(1-1-5)的结构相同，所述第一传感单元(1-1-4)包括传感单元盒(1-1-4-1)、传感单元盒盖(1-1-4-2)、光学电流传感器(1-1-4-3)和光耦合器(1-1-4-4)； 传感单元盒盖(1-1-4-2)设置在传感单元盒(1-1-4-1)的顶部，且与传感单元盒(1-1-4-1)形成密闭的空间，光学电流传感器(1-1-4-3)设置在所述密闭空间内， 光耦合器(1-1-4-4)设在传感单元盒(1-1-4-1)的侧壁上；光学电流传感器(1-1-4-3)固定在传感单元盒(1-1-4-1)内； 光学电流传感器(1-1-4-3)的光信号输出端为第一传感单元(1-1-4)的光信号输出端; 光学电流传感器(1-1-4-3)的光信号输入端为第一传感单元(1-1-4)的光信号输入端。5.根据权利要求4所述的外卡式光学电流互感器，其特征在于， 所述光学电流传感器(1-1-4-3)包括第一准直器(1_1_4-3_1)、起偏器(1-1_4-3_2)、磁光材料块(1_1_4-3_3)、检偏器(1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国庆，于文斌，郭志忠，申岩，王贵忠，李深旺，路忠峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：