[发明专利]基于磁控光栅光阀的电流互感器及检测母线电流的方法

权利要求书

1.一种基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，该电流互感器包括高压母线(14)、光源(8)、磁控光栅光阀(12)、光电接收机(9)、AC/DC分离模块(10)、除法器(11)和输出电压值(13)；

所述的光源(8)的输出端与磁控光栅光阀(12)的输入端连接；磁控光栅光阀(12)的输出端与光电接收机(9)的输入端连接；光电接收机(9)的输出端与AC/DC分离模块(10)的输入端连接；AC/DC分离模块(10)的输出端与除法器(11)的输入端连接；除法器(11)的输出端与输出电压值(13)连接；高压母线(14)与磁控光栅光阀(12)平行，且高压母线(14)位于磁控光栅光阀(12)一侧，光源(8)和光电接收机(9)位于磁控光栅光阀(12)另一侧。

2.按照权利要求1所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的磁控光栅光阀(12)包括硅衬底(1)、支柱(2)、永磁材料层(3)、贯通孔(4)、恒磁源(5)、输入光纤(6)和输出光纤(7)，输入光纤(6)作为磁控光栅光阀(12)的输入端，输出光纤(7)的输出端作为磁控光栅光阀(12)的输出端；支柱(2)固定连接在硅衬底(1)上，永磁材料层(3)固定在支柱(2)上，永磁材料层(3)中设有n个贯通孔(4)，输入光纤(6)的输出端与永磁材料层(3)的顶面相对，输出光纤(7)的输入端与永磁材料层(3)的顶面相对，恒磁源(5)固定连接在输入光纤(6)的输出端与输出光纤(7)的输入端之间；其中，n为大于或等于1的正整数。

3.按照权利要求1或2所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的支柱(2)为两个，分别固定连接在硅衬底(1)顶面两端。

4.按照权利要求3所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的支柱(2)上设有水平贯通的通孔，永磁材料层(3)嵌至在支柱(2)的通孔中。

5.按照权利要求1所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的输入光纤(6)和输出光纤(7)均为单模光纤，输入光纤(6)的输出端面为斜8°。

6.按照权利要求1所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的永磁材料层(3)由铝镍钴合金制成。

7.按照权利要求2所述的基于磁控光栅光阀的电流互感器，其特征在于，所述的贯通孔(4)为圆形。

8.一种利用权利要求1所述的电流互感器检测母线电流的方法，其特征在于，该方法包括以下过程：启动光源(8)，光源(8)产生的光经输入光纤(6)传输至永磁材料层(3)，一部分光被永磁材料层(3)反射，另一部分光透过贯通孔(4)传输至硅衬底(1)的表面；传输至硅衬底(1)表面的光中，一部分光经过硅衬底(1)的反射穿过贯通孔(4)，与被永磁材料层(3)反射的光形成干涉，产生干涉光，干涉光传输至输出光纤(7)中，当高压母线(14)的母线电流发生变化时，磁控光栅光阀(12)对光源(8)产生的光的衰减也发生改变，根据μ＝P_in·α·I·β/A，由输出电压值(13)测算出高压母线(14)的母线电流变化；其中，μ表示输出电压值，P_in表示光源(8)的功率，I表示高压母线(14)的母线电流，α表示磁控光栅光阀(12)的光衰减度与高压母线(14)的母线电流的比值，β表示光电接收机(9)的响应度，A表示经过AC/DC分离模块(10)分离得到的DC分量的幅值。

9.按照权利要求8所述的电流互感器检测母线电流的方法，其特征在于，还包括对输出光纤(7)进行抖动消除，消除输出光纤(7)抖动带来的干扰；该抖动消除过程为：干涉光由输出光纤(7)输出，产生输出光，输出光经过光电接收机(9)转换成电信号传输至AC/DC分离模块(10)，AC/DC分离模块(10)将电信号分解成交流信号和直流信号，并传输至除法器(11)，其中交流信号对应于高压母线(14)产生的变化磁场，直流信号对应于恒磁源(5)产生的恒定磁场，利用除法器(11)将交流信号除以直流信号，消除输出光纤(7)抖动带来的干扰，相除之后的信号即为输出电压值(13)。