[发明专利]一种全光纤电流互感器传感头

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流互感器传感头，具体涉及一种全光纤电流互感器传感头。

背景技术

随着电力系统向高电压大电流方向发展，传统的电磁式电流互感器尽管比较成熟，但亦存在着一定的缺陷，敏感环体积大、成本高、绝缘结构复杂、存在磁饱和现象等不足。Rogowski线圈式电子式电流互感器尽管其敏感环无磁饱和现象，但是其高压侧为有源电路，对互感器的可靠性会产生一定的影响，且该敏感环对二次负载和安装要求比较高，需要采取磁屏蔽。于是，全光纤电流互感器应运而生，它具有无磁饱和、安全性能高、电流范围广等显著的优越性能，取代传统的电磁式电流互感器已然成为必然趋势，是现代电力系统走向数字化、向高电压大电流发展的必要需求。

全光纤电流互感器是基于法拉第磁光效应原理、以光纤为敏感元件和传输途径，法拉第响应速度快、频谱范围宽、传输畸变小、损耗小。但目前光纤电流互感器系统也存在一定问题，尤其传感头的精度成为制约着全光纤电流互感器工程化普及的关键因素。传感头内部包含了互感器的敏感部分(1/4波片、传感光纤、反射镜等器件)，绕制在结构的骨架上，并封装密闭而成。由于系统的精度受线性双折射影响较大，而光纤线性双折射的大小对温度、应力、震动等环境因素较为敏感。因此，为保证全光纤电流互感器的准确度和稳定性，传感头的制作就成为了一个至关重要的环节。

专利《光纤电流传感器敏感线圈的制备方法》(申请号为200810116486.X)公开了一种线圈的制备方法，但其在结构上存在着一定的不足：其主体结构上用的是单一的环状凹槽，无法稳定的固定光纤结构，亦无法合理的安排光纤长度及其光学器件的布置情况，内部绕制较乱，条理性差。

专利《一种反射式光纤电流传感器的敏感线圈的制备方法》(申请号为200810226743.5)和《一种全光纤电子式电流互感器敏感环》(申请号为200910237041.0)公开了一种光纤互感器敏感环的制备方法，但实际上存在一定的缺陷：在架构上，两者采用了非常相似的结构形式，即阿基米德螺旋曲线(或称平面渐开螺旋曲线)的U型槽，结构加工成型后，光纤只能沿该槽绕制，从很大程度上限制了光纤长度的选择和光学器件的布置等。

专利《一种全光纤电流互感器传感头》(申请号为201310089467.3)公开了一种传感头结构的制作方法，但也存在一定的缺陷：通过环形骨架来构造光纤路径，但这种结构在光纤绕制环节将面临较大的困难，在保持光纤既不松弛也不会过分拉紧的情况下，不易将光纤均匀的缠绕在环形骨架。而且在长时间运行后，光纤在环形骨架上易产生偏移，影响光学参数。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可靠性高、体积小、重量轻、制备简单的全光纤电流互感器传感头。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种全光纤电流互感器传感头，包括传感头本体及与其配合的传感头上盖，传感头本体上表面设置有光纤出口槽和至少三个内径不同的环形绕线槽；光纤温度传感器的光纤缠绕于最外层绕线槽，传感光纤缠绕于内部绕线槽；所述的光纤出口槽为两相邻内部绕线槽之间的槽壁上开设的槽口；在传感头本体一侧设有凸角，所述凸角处设置有用于固定引出传感光纤和光纤温度传感器光纤的固定卡槽。

传感头本体和传感头上盖通过螺栓连接在一起，并进行适当的密封处理。

最外层绕线槽为光纤温度传感器光纤及探头布置槽，可以随心的将温度传感器的探头固定在任何位置，准确获取即时温度。传感光纤在绕制过程中，可以自由的通过光纤出口槽在各个内部绕线槽之间交替绕制，方便控制传感光纤长度和配置各个器件的位置。光纤出口槽的设置方便绕线时的绕出绕入，使得在装配过程中对光纤的长度及光学器件的位置可以随心的调整，保证传感光纤的有效长度；同时较为方便的调整温度传感器探头、光纤熔点的相对位置，减少其所受环境影响，测得准确数值。

本申请中的内部绕线槽是用来放置穿过毛细管的传感光纤的，由于传感光纤长度及闭合对精度影响很大，设计了光纤出口槽使传感光纤可以来回进出内径不同的两个传感光纤槽，这样实现了传感光纤长度上的调节和传感光纤闭合。

本申请中的凸角设计中包含传感光纤、温度传感器的出口，且内部设有多出卡箍卡槽用以固定，保证不滑动、脱落。

所述的传感光纤外穿有毛细管作为保护管。