一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，該傳感器包括依次相連接的寬帶光源、耦合器以及光纖光柵傳感探頭；在耦合器上依次連接有邊緣濾波器、光電探測器、解調電路及遠程數據處理終端；所述光纖光柵傳感探頭為光纖磁致伸縮傳感探頭。本發(fā)明具有抗電磁干擾、響應速度快、測量頻帶寬、絕緣性好的特性，而且要體積要小、方便安裝，能夠適應現今電力系統(tǒng)對智能化、數字化、網絡化的需求。
【專利說明】一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流互感器，具體地說是光纖電流互感器。

【背景技術】
[0002]長期以來，在電力系統(tǒng)運行中，高壓電網的電流測量任務都是由傳統(tǒng)的電流互感器來完成。但是隨著我國智能電網的發(fā)展，以及社會對電力需求的增大，電力系統(tǒng)通過提高相應的電壓等級來提升輸電效率。與此同時，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器暴露出了諸多缺點:磁飽和、鐵磁諧振、滯后、測量頻帶窄、動態(tài)范圍小、絕緣性差等，這種傳統(tǒng)的電流互感器已經很難滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展要求。


【發(fā)明內容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有抗電磁干擾、響應速度快、測量頻帶寬、絕緣性好的特性的基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案為一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，包括依次相連接的寬帶光源SLED、耦合器以及光纖光柵傳感探頭；在耦合器上依次連接有邊緣濾波器、光電探測器、解調電路及遠程數據處理終端；所述光纖光柵傳感探頭為光纖磁致伸縮傳感探頭；
[0005]所述寬帶光源發(fā)出的寬帶光，經耦合器傳輸到光纖磁致伸縮傳感探頭，在電流產生的交變磁場作用下，磁致伸縮材料發(fā)生形變，形變作用在光纖光柵上使其布拉格波長發(fā)生偏移，經光纖光柵反射回的光再經光纖耦合器傳輸到邊緣濾波器，然后經光電探測器，從光電探測器出來的電信號經解調和信號分析，分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即可反推出溫度和電流兩種信號。
[0006]本發(fā)明集光源和濾波一體，利用光纖光柵所反射光的中心波長在光源線性段做邊緣濾波，實現了光纖光柵波長的高速解調，對測量頻帶范圍有一定的擴展。
[0007]所述光纖光柵傳感器探頭與光電轉換電路進行了分離布局，使電子回路安裝在遠離電磁干擾的位置，消除了電磁干擾對電子元件的影響。
[0008]所述稱合器為3dB光纖稱合器。
[0009]所述光電探測器采用雪崩光電二極管APD和運算放大器組成的光電轉換電路。利用其雪崩倍增效應將光信號轉化成供后續(xù)解調電路解調用的電信號，大大提高了測量精度。
[0010]所述光纖光柵傳感探頭中的磁致伸縮材料為梯形結構。經試驗驗證梯形結構使得磁致伸縮性能最好，提高了檢測靈敏度。
[0011]所述光纖磁致伸縮傳感探頭中，磁致伸縮材料與光纖光柵采用表面粘附的耦合方式。使超磁致伸縮材料所受到的應變量與光纖光柵發(fā)生的形變量保持一致。
[0012]所述信號分析的方法為希爾伯特-黃變換，利用希爾伯特-黃變換提取短信號和復雜信號的瞬態(tài)參數，自動分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即溫度和電流兩種信號。在簡化設備、降低成本的同時提高了檢測精度。
[0013]所述寬帶光源自帶回光隔離。
[0014]有益效果:本發(fā)明具有抗電磁干擾、響應速度快、測量頻帶寬、絕緣性好的特性，而且要體積要小、方便安裝，能夠適應現今電力系統(tǒng)對智能化、數字化、網絡化的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖；
[0016]圖2是邊緣濾波原理圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，包括依次相連接的寬帶光源SLED、耦合器以及光纖光柵傳感探頭；在耦合器上依次連接有邊緣濾波器、光電探測器、解調電路及遠程數據處理終端；所述光纖光柵傳感探頭為光纖磁致伸縮傳感探頭；
[0018]寬帶光源發(fā)出的寬帶光，經耦合器傳輸到光纖磁致伸縮傳感探頭，在電流產生的交變磁場作用下，磁致伸縮材料發(fā)生形變，形變作用在光纖光柵上使其布拉格波長發(fā)生偏移，經光纖光柵反射回的光再經光纖耦合器傳輸到邊緣濾波器，然后經光電探測器，從光電探測器出來的電信號經解調和信號分析，分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即可反推出溫度和電流兩種信號。
[0019]光纖光柵傳感器探頭與光電轉換電路進行分離布局，光纖光柵傳感器通過光纖連接并安裝在高壓母線上，相應的電子回路安裝在遠離電磁干擾的位置。
[0020]其中耦合器為3dB光纖耦合器，寬帶光源自帶回光隔離。
[0021 ] 光電探測器采用雪崩光電二極管和運算放大器組成的光電轉換電路，連接邊緣濾波電路和解調電路，利用其雪崩倍增效應將光信號轉化成供后續(xù)解調電路解調用的電信號。
[0022]光纖光柵傳感探頭中的磁致伸縮材料為梯形結構。
[0023]光纖磁致伸縮傳感探頭中，磁致伸縮材料與光纖光柵采用表面粘附的耦合方式。即將光纖光柵用環(huán)氧樹脂膠沿軸向粘貼在超磁致伸縮材料的上表面，均勻涂抹的環(huán)氧樹脂膠能夠很好的將超磁致伸縮材料的應變大小傳遞給光纖光柵，使超磁致伸縮材料所受到的應變量與光纖光柵發(fā)生的形變量保持一致。
[0024]磁致伸縮材料的應變作用與光纖光柵時，應變引起光纖光柵中心波長的漂移，具體來說，光源發(fā)出的光經光纖光柵傳感器后，滿足諧振的相應波長被反射，如圖2所示，利用輸入中心波長漂移量與輸出光功率變化呈現線性關系的原理進行邊緣濾波。
[0025]信號分析的方法為希爾伯特-黃變換，利用希爾伯特-黃變換提取短信號和復雜信號的瞬態(tài)參數，自動分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即溫度和電流兩種信號。
【權利要求】
1.一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:包括依次相連接的寬帶光源、耦合器以及光纖光柵傳感探頭；在耦合器上依次連接有邊緣濾波器、光電探測器、解調電路及遠程數據處理終端；所述光纖光柵傳感探頭為光纖磁致伸縮傳感探頭； 所述寬帶光源發(fā)出的寬帶光，經耦合器傳輸到光纖磁致伸縮傳感探頭，在電流產生的交變磁場作用下，磁致伸縮材料發(fā)生形變，形變作用在光纖光柵上使其布拉格波長發(fā)生偏移，經光纖光柵反射回的光再經光纖耦合器傳輸到邊緣濾波器，然后經光電探測器，從光電探測器出來的電信號經解調和信號分析，分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即可反推出溫度和電流兩種信號。
2.根據權利要求1所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述率禹合器為3dB光纖稱合器。
3.根據權利要求1所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述光電探測器采用雪崩光電二極管和運算放大器組成的光電轉換電路。
4.根據權利要求1所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述光纖光柵傳感探頭中的磁致伸縮材料為梯形結構。
5.根據權利要求1或4所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述光纖磁致伸縮傳感探頭中，磁致伸縮材料與光纖光柵采用表面粘附的耦合方式。
6.根據權利要求1所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述信號分析的方法為希爾伯特-黃變換，利用希爾伯特-黃變換提取短信號和復雜信號的瞬態(tài)參數，自動分離出動態(tài)、靜態(tài)信號，即溫度和電流兩種信號。
7.根據權利要求1所述一種基于磁致伸縮效應的光纖電流互感器，其特征在于:所述寬帶光源自帶回光隔離。
【文檔編號】G01R19/00GK104198789SQ201410461292
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】陳霄, 李新家, 范潔, 黃奇峰, 周玉, 易永仙, 褚興旺, 潘超, 秦冉 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院