[发明专利]可分离安培级交流与微安级直流的自校准型电流互感器

说明书

本发明公开一种可分离安培级交流与微安级直流的自校准型电流互感器，包括：传感单元呈封闭形状，封闭空间内供待测电缆通过，传感单元上绕有交流绕组，交流绕组用于在待测电缆中的交流电流的作用下产生电流，交流绕组的电流与待测电缆中的交流电流存在对应关系；传感单元内部埋装有传感光纤，传感光纤传输线偏振光，线偏振光的旋转角度在待测电缆中的直流电流所产生的磁场的作用下发生偏转；控制单元用于向传感光纤提供线偏振光；信号处理单元用于通过交流绕组电流对应的电压确定待测电缆中的交流电流信号，通过线偏振光的旋转角度确定待测电缆中的直流电流信号。本发明实现对强交流与弱直流混合信号进行非接触式测量的互感器。

技术领域

本发明涉及电流互感器技术领域，更具体地，涉及一种可分离安培级交流与微安级直流的自校准型电流互感器。

背景技术

随着城市建设的发展，电力电缆在城网供电中所占比例越来越大。由于电力电缆多埋于地下，一旦发生故障，寻找起来十分困难。所以，为了掌握电缆绝缘的老化情况，及时发现异常现象以避免事故的发生，有必要对之进行在线的绝缘检测及诊断，防患于未然。

目前电力电缆绝缘的在线监测方法主要有直流成分法、直流叠加法、交流叠加法、接地电流法、局部放电法和损耗因素法等。其中，直流叠加法应用较早、应用广泛且原理相对简单。直流叠加法实际测量原理图如图1所示，在接地的电压互感器的中性点处加入低压直流电源，使该直流电压与施加在电缆绝缘上的交流电压叠加，测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流，由此求出直流电阻，来判断绝缘劣化状态。其中的在线测量装置主要利用低通滤波电路进行接触式测量，因此存在以下缺点：1)对原电缆电路产生影响；2)在杂散电流数值相对较大或端部表面泄露电阻较低时将产生较大测量误差；3)电晕放电对测量结果有很大影响。

利用非接触式互感器测量可以有效克服上述缺点。但是面临着这样一项难题：电力电缆中交流电流很大，可以达到几十安培；而流经电缆的直流电流十分微弱，只有微安培以下。目前电流互感器主要有电磁式和电子式两种，电磁式电流互感器基于电磁感应原理，只能用于交流信号测量，不适用于对微弱直流信号的测量；光学电流互感器既可以测量交流信号，又可以测量直流信号，但是无法实现对大小悬殊的交直流混合信号进行分离和测量，也无法满足上述需求。所以，亟需一种对电力电缆中强交流与弱直流混合信号进行非接触式测量的新型互感器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有非接触式互感器无法实现大小悬殊的交直流混合信号进行分离和测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可分离交流与直流信息的自校准型电流互感器，包括：传感单元、控制单元和信号处理单元；

所述传感单元呈封闭圆环形状，圆环内侧供待测电缆通过，所述传感单元上绕有交流绕组，所述待测电缆为一次绕组，所述交流绕组为二次绕组，所述交流绕组用于在待测电缆中的交流电流的作用下产生电流，所述交流绕组的电流与所述待测电缆中的交流电流存在对应关系；

所述传感单元内部埋装有传感光纤，所述传感光纤传输线偏振光，所述线偏振光的旋转角度在待测电缆中的直流电流所产生的磁场的作用下发生偏转；

所述控制单元用于向所述传感光纤提供线偏振光；

所述信号处理单元用于通过交流绕组电流对应的电压确定待测电缆中的交流电流信号，通过所述线偏振光的旋转角度确定待测电缆中的直流电流信号。

可选地，所述传感单元上还绕有校准绕组，所述校准绕组上注入的信号用于实现电流互感器自校准。

可选地，所述控制单元包括：起偏器和受控发光源；

所述受控发光源用于发出光束，所述起偏器用于利用所述光束得到线偏振光。

可选地，所述控制单元还包括：可控信号源；

所述可控信号源用于向所述校准绕组注入信号，实现互感器自校准。