專利名稱：高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置， 主要指利用電磁感應(yīng)原理和光纖、光柵技術(shù)相結(jié)合將電流的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)不導(dǎo) 電的光纖傳送到低電位端再進(jìn)行安全檢測(cè)的裝置。 二、背景技術(shù)目前，公知的高壓超高壓輸電線路上的光纖光柵電流檢測(cè)裝置的電 流傳感器是采用磁致伸縮材料，將光纖、光柵預(yù)埋在磁致伸縮棒中，將磁致伸縮棒置于由輸 電導(dǎo)線繞成的空心螺線管的中心。當(dāng)輸電導(dǎo)線上的電流發(fā)生變化時(shí)空心螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng) 度會(huì)隨之變化?？招穆菥€管內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化導(dǎo)致磁致伸縮棒的長(zhǎng)度變化，磁致伸縮棒 的長(zhǎng)度變化導(dǎo)致光纖光柵中的光柵距離發(fā)生變化，使得光纖光柵選頻反射光的頻率發(fā)生變 化，通過(guò)檢測(cè)光纖光柵反射光的頻率的變化即可知道導(dǎo)線中電流的變化。這種裝置的缺點(diǎn) 是要把導(dǎo)線繞成一個(gè)空心螺線管，工藝比較復(fù)雜；且磁致伸縮棒不能區(qū)分磁場(chǎng)變化和溫度 變化引起的長(zhǎng)度變化。
三、 發(fā)明內(nèi)容 1、發(fā)明目的本實(shí)用新型涉及一種高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其目 的在于克服現(xiàn)有光纖、光柵電流檢測(cè)裝置的不足，使電流傳感裝置不僅能感知輸電導(dǎo)線的 電流變化，同時(shí)還能感知環(huán)境溫度的變化。
2、技術(shù)方案本實(shí)用新型所述技術(shù)方案通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的 高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，包括電流傳感器、與電流傳感器通過(guò)信 號(hào)傳輸光纖連接的信號(hào)解調(diào)裝置，其特征在于所述電流傳感器包括絕緣外殼，動(dòng)子，桿狀 彈性元件，其中絕緣外殼帶有用于容納被測(cè)導(dǎo)線的U形槽，以及用于引出信號(hào)傳輸光纖的 可密封光纖引出孔；動(dòng)子安裝在絕緣外殼內(nèi)部，可以圍繞絕緣外殼內(nèi)部的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 動(dòng)子帶有一個(gè)U形槽，并與絕緣外殼的U形槽相匹配；動(dòng)子的U型槽兩側(cè)各鑲嵌有一塊永久 磁鐵，兩塊永久磁鐵極性相反，且正好位于被測(cè)導(dǎo)線的橫截面兩側(cè)；動(dòng)子上連接有桿狀彈性 元件，桿狀彈性元件的中點(diǎn)位置設(shè)有固定銷。 桿狀彈性元件中點(diǎn)位置的固定銷固定在絕緣外殼上，且兩端固定在動(dòng)子上。 桿狀彈性元件兩端固定在支架上，桿狀彈性元件中點(diǎn)位置的固定銷與動(dòng)子連接， 支架固定絕緣外殼上。 轉(zhuǎn)動(dòng)軸與被測(cè)導(dǎo)線的軸線相平行。 桿狀彈性元件的中點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心的連線與桿狀彈性元件的軸心相垂直。 信號(hào)傳輸光纖鑲嵌在桿狀彈性元件的內(nèi)部，該信號(hào)傳輸光纖帶有兩段頻率不同的
布拉格光柵，且兩段布拉格光柵分別位于桿狀彈性元件左右兩半的中間位置。 3、優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型的有益效果是，使用非電量測(cè)量的方法測(cè)量超高電壓、
超大電流導(dǎo)線的電流，同時(shí)又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低成本。
四、
圖1是本實(shí)用新型的電流傳感器一種結(jié)構(gòu)的原理示意圖；[0013] 圖2是本實(shí)用新型的電流傳感器另一種結(jié)構(gòu)的原理示意圖； 圖3是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說(shuō)明 圖1為本實(shí)用新型的電流傳感器一種結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖2是本實(shí)用新型的電流 傳感器另一種結(jié)構(gòu)的原理示意圖，圖3是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為被測(cè)導(dǎo)線， 2為絕緣外殼，3為永久磁鐵，4為動(dòng)子，5為動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸，6為支架，7為彈性元件緊固螺絲，8 為桿狀彈性元件，9為固定銷，10為電流傳感器，11為信號(hào)傳輸光纖，12為信號(hào)解調(diào)裝置。 如圖l所示，絕緣外殼2帶有用于容納被測(cè)導(dǎo)線1的U形槽，以及用于引出光纖的 可密封光纖引出孔；動(dòng)子4安裝在絕緣外殼2內(nèi)部，可以圍繞絕緣外殼2內(nèi)部的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸5與被測(cè)導(dǎo)線1的軸線相平行，使得當(dāng)被測(cè)導(dǎo)線1中有電流流過(guò)時(shí)，動(dòng)子 4在電磁力的驅(qū)動(dòng)下可以繞該轉(zhuǎn)動(dòng)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)子4帶有一個(gè)U形槽，并與絕緣外殼2的U 形槽相匹配；動(dòng)子4的U型槽兩側(cè)各鑲嵌有一塊永久磁鐵3，兩塊永久磁鐵3極性相反，且 正好位于被測(cè)導(dǎo)線1的橫截面兩側(cè)，以便在被測(cè)導(dǎo)線周圍形成一個(gè)磁場(chǎng)，使被測(cè)導(dǎo)線1穿過(guò) 這個(gè)磁場(chǎng)；動(dòng)子4上固定有桿狀彈性元件8，桿狀彈性元件8的中點(diǎn)位置有一個(gè)固定銷9與 絕緣外殼2上的一個(gè)固定銷孔相匹配，桿狀彈性元件8中點(diǎn)位置的固定銷9固定在絕緣外 殼2上，且兩端固定在動(dòng)子4上，桿狀彈性元件8的中點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸5的軸心的連線與桿狀彈 性元件8的軸心相垂直；桿狀彈性元件8的內(nèi)部鑲嵌有信號(hào)傳輸光纖ll，該信號(hào)傳輸光纖 11帶有兩段頻率不同的布拉格光柵，且兩段布拉格光柵分別位于桿狀彈性元件8左右兩半 的中間位置。 另一種結(jié)構(gòu)如圖2所示，其與圖1的區(qū)別在于桿狀彈性元件8兩端固定在支架6 上，桿狀彈性元件8中點(diǎn)位置的固定銷9與動(dòng)子4連接，支架6固定絕緣外殼2上。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是在被測(cè)導(dǎo)線1的橫截面的上下對(duì)稱放置兩塊極 性相反的永久磁鐵3，在兩塊永久磁鐵3之間就形成一個(gè)與被測(cè)導(dǎo)線1相垂直并穿過(guò)被測(cè)導(dǎo) 線1的磁場(chǎng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，穿過(guò)磁場(chǎng)的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)磁場(chǎng)將對(duì) 導(dǎo)線產(chǎn)生一個(gè)作用力，力的方向依據(jù)左手定則，力的大小F = B L I，其中F為電磁力，單 位牛頓；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位特斯拉；L為穿過(guò)磁場(chǎng)部分的導(dǎo)線長(zhǎng)度，單位米；1為導(dǎo)線中的 電流，單位安培。如果把導(dǎo)線相對(duì)固定不動(dòng)，根據(jù)作用力與反作用力原理，這個(gè)力將被作用 到兩塊磁鐵上且大小相等，方向相反。本方案中將兩塊永久磁鐵3鑲嵌在動(dòng)子4上，動(dòng)子4 的旋轉(zhuǎn)軸5與被測(cè)導(dǎo)線1的軸心平行，則這個(gè)力通過(guò)永久磁鐵3作用在動(dòng)子4上。當(dāng)被測(cè) 導(dǎo)線1中有電流流過(guò)時(shí)，這個(gè)鑲嵌有兩塊永久磁鐵3的動(dòng)子4就會(huì)在被測(cè)導(dǎo)線1的電流與 永久磁鐵3間產(chǎn)生的電磁力的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 M=1*F=1*B*L*I 其中M為動(dòng)子轉(zhuǎn)矩，單位牛 米；1為動(dòng)子旋轉(zhuǎn)軸心與導(dǎo)線截面軸心的距離，單位 米；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位特斯拉；L為穿過(guò)磁場(chǎng)部分的導(dǎo)線長(zhǎng)度，單位米；1為導(dǎo)線中的電流， 單位安培。假定動(dòng)子4被固定住時(shí)被測(cè)導(dǎo)線l在磁場(chǎng)中的位置不發(fā)生變化，這個(gè)轉(zhuǎn)矩的大 小與被測(cè)導(dǎo)線1的電流為線性關(guān)系，從而通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)矩的大小得到輸電線路上的電流值 M = K*I，[0023] 其中K = 1 B L。 當(dāng)被測(cè)導(dǎo)線1中通過(guò)的電流為交變電流時(shí)，動(dòng)子4上受到的轉(zhuǎn)矩也將隨著電流變 化。在這個(gè)動(dòng)子4與被測(cè)導(dǎo)線l相對(duì)的另一面設(shè)有一個(gè)剛性的門型結(jié)構(gòu)，在上面固定有一 個(gè)桿狀彈性元件8，在桿狀彈性元件8的內(nèi)部鑲嵌一根信號(hào)傳輸光纖ll，該信號(hào)傳輸光纖11 有兩段頻率不同的布拉格光柵，其中布拉格光柵的原理和特性屬公知技術(shù)，在此不予贅述。 兩段布拉格光柵分別被置于彈性元件8左右兩半的中部。彈性元件8的中點(diǎn)被固定。當(dāng)動(dòng) 子4的上部在電磁力的作用下向左擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)杠桿原理，動(dòng)子4下部的門型結(jié)構(gòu)就會(huì)帶動(dòng) 彈性元件8向右擺動(dòng)。由于彈性元件8的中點(diǎn)被固定，所以彈性元件8的左半受到壓應(yīng)力， 而彈性元件8的右半受到拉應(yīng)力，這將導(dǎo)致彈性元件8的左半被壓縮，右半被拉伸；反之亦 然。力的大小 f = M/j = I B L 1/j = k I 其中k = B L 1/j ; j為彈性元件中點(diǎn)到動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離； 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在一個(gè)力矩的作用下，彈性元件8的兩端產(chǎn)生兩種相反的形 變，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)線1上通過(guò)50赫茲的交流電時(shí)，通過(guò)兩段布拉格光柵解調(diào)輸出的是兩個(gè)相位 相差180°的正弦振蕩信號(hào)，將兩個(gè)正弦振蕩信號(hào)相疊加就使得輸出的信號(hào)幅值增大了一 倍。 從原理上講這個(gè)信號(hào)幅值的變化只與電流有關(guān)而與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)。因?yàn)楫?dāng)環(huán)境溫 度發(fā)生變化時(shí)門型結(jié)構(gòu)隨溫度變化時(shí)的形變作用在彈性元件8左右兩端的應(yīng)力是相同的。 因此，環(huán)境溫度發(fā)生變化只能使兩個(gè)正弦振蕩信號(hào)的零相位點(diǎn)產(chǎn)生同向漂移，而對(duì)信號(hào)的 幅值沒有影響。因此，兩個(gè)正弦振蕩信號(hào)的零相位點(diǎn)與環(huán)境溫度相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)零相位點(diǎn)就 可到環(huán)境溫度。 由于布拉格光柵的變化為納米級(jí)，彈性元件8的形變是在微米級(jí)變化。因此，對(duì)前 面動(dòng)子4被固定不動(dòng)的假定是成立的，動(dòng)子4的作用只是力的傳遞。 電流傳感器10得到的電流信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸光纖11輸入到信號(hào)解調(diào)裝置12中， 由信號(hào)解調(diào)裝置12得到最終的電流信息。其中信號(hào)解調(diào)裝置12屬于公知技術(shù)，在此不予 贅述。
權(quán)利要求高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，包括電流傳感器(10)、與電流傳感器(10)通過(guò)信號(hào)傳輸光纖(11)連接的信號(hào)解調(diào)裝置(12)，其特征在于所述電流傳感器(10)包括絕緣外殼(2)，動(dòng)子(4)，桿狀彈性元件(8)，其中絕緣外殼(2)帶有用于容納被測(cè)導(dǎo)線(1)的U形槽，以及用于引出信號(hào)傳輸光纖(11)的可密封光纖引出孔；動(dòng)子(4)安裝在絕緣外殼(2)內(nèi)部，可以圍繞絕緣外殼(2)內(nèi)部的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)子(4)帶有一個(gè)U形槽，并與絕緣外殼(2)的U形槽相匹配；動(dòng)子(4)的U型槽兩側(cè)各鑲嵌有一塊永久磁鐵(3)，兩塊永久磁鐵(3)極性相反，且正好位于被測(cè)導(dǎo)線(1)的橫截面兩側(cè)；動(dòng)子(4)上連接有桿狀彈性元件(8)，桿狀彈性元件(8)的中點(diǎn)位置設(shè)有固定銷(9)。
2. 如權(quán)利要求1所述高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其特征在于桿狀彈性 元件(8)中點(diǎn)位置的固定銷(9)固定在絕緣外殼(2)上，且兩端固定在動(dòng)子(4)上。
3. 如權(quán)利要求1所述高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其特征在于桿狀彈性 元件(8)兩端固定在支架(6)上，桿狀彈性元件(8)中點(diǎn)位置的固定銷(9)與動(dòng)子(4)連 接，支架(6)固定絕緣外殼(2)上。
4. 如權(quán)利要求1所述高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)軸 (5)與被測(cè)導(dǎo)線(1)的軸線相平行。
5. 如權(quán)利要求1所述高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其特征在于桿狀彈性 元件(8)的中點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)的軸心的連線與桿狀彈性元件(8)的軸心相垂直。
6. 如權(quán)利要求1所述高壓、超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，其特征在于信號(hào)傳輸 光纖(11)鑲嵌在桿狀彈性元件(8)的內(nèi)部，該信號(hào)傳輸光纖(11)帶有兩段頻率不同的布 拉格光柵，且兩段布拉格光柵分別位于桿狀彈性元件(8)左右兩半的中間位置。
專利摘要一種在高壓超高壓輸電線路上的電流檢測(cè)裝置，包括電流傳感器、信號(hào)傳輸光纖、信號(hào)解調(diào)裝置，其中電流傳感器中有一個(gè)嵌有兩塊磁鐵的動(dòng)子，動(dòng)子上固定了一根內(nèi)部嵌有兩段光纖光柵桿狀彈性元件，桿狀彈性元件的中點(diǎn)被固定住。該裝置主要是利用電磁感應(yīng)原理和光纖、光柵技術(shù)相結(jié)合將電流的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)不導(dǎo)電的光纖傳送到低電位端再進(jìn)行安全檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201527446SQ20092026637
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者曾碚勇 申請(qǐng)人:曾碚勇