[发明专利]一种非接触式测高压导线电流强度的光纤传感系统及方法

说明书

本发明涉及高压输电线路中的电流检测技术领域，公开了一种非接触式测高压导线电流强度的光纤传感系统，由半导体激光器、偏振片模块、微信号处理子系统和导线测距模块组成；偏振片模块在无限长载流导线产生的磁场作用下，偏振片模块的光振动方向发生偏转，改变了偏振片模块的输出光强度；微信号处理子系统通过马吕斯定理和法拉第磁光效应得到磁场强度，通过毕奥‑萨伐尔定理测得高压输电线路电流大小。解决了如何降低成本和减小体积，消除外来电磁干扰，实现高压输电线路的电流检测的技术问题。

技术领域

本发明涉及高压输电线路中的电流检测技术，尤其利用光纤传感技术、信号处理技术采用非接触式方法快速检测导线中电流，适用于高压输电线路电流的实时检测的非接触式测高压导线电流强度的光纤传感系统及方法。

背景技术

目前现有的电流检测主要采用以下几种方案：

分流器：分流器的原理简单，通常用在低频率小幅值电流测量中，但当应用在高频率大幅值的电流测量中会产生较大的误差。

交流电流互感器：交流电流互感器的传感原理简单，精度较高。但是交流电流互感器仅适用于数千安培以内的交流电流测量，被测电流过大，则互感器的激磁电流不再忽略不计。

直流电流互感器：直流电流互感器利用被测直流的变化导致铁芯线圈产生感抗，从而间接改变辅助交流电路的电流来反映被测电流的大小。其缺点是体积较大、价格较高、需要外界电源的支持等。

霍尔电流传感器：霍尔电流传感器是一种常用的电流测量装置，它采用霍尔元件作为传感单元，通过被测电流产生的磁场的大小来实现对电流的测量，其应用于大电流的测量，但该器件存在体积大、重量重的缺点。

综上所述，现有的电流检测存在体积大、重量重、易受激磁电流干扰等技术缺陷。

发明内容

针对上述问题，为了克服现有电流检测方法体积大、重量重、易受激磁电流干扰的缺点，本发明的目的在于提供一种非接触式测高压导线电流强度的光纤传感系统，利用光纤本身能消除激磁电流影响的特点，采用带偏振片的法拉第光纤或法拉第介质波导，利用光纤或波导固有特性消除外来电磁干扰，达到降低成本和减小体积的目的，其具有消除外来电磁干扰，降低成本和减小体积，有效地实现高压输电线路的电流检测的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种非接触式测高压导线电流强度的光纤传感系统，包括半导体激光器、偏振片模块、探测器、微信号处理子系统和导线测距模块，其中；

所述偏振片模块为带偏振片的法拉第光纤或带偏振片的法拉第波导，所述带偏振片的法拉第光纤或波导与所述半导体激光器用光纤连接，用以在无限长载流导线产生的磁场作用下振动方向发生偏转，改变所述偏振片模块的输出光强度；

所述探测器，与所述带偏振片的法拉第光纤或波导之间用光纤连接，用以将含有磁场强度的信号光输出至所述微信号处理子系统；

所述微信号处理子系统，用以通过马吕斯定理和法拉第磁光效应得到磁场强度，通过毕奥-萨伐尔定理测得高压输电线路电流大小；

所述导线测距模块，与所述导体激光器连接，用以计算测量点离导线的距离，所述导线测距模块包括输电导线、接收反射光模块及计算模块，所述半导体激光器输出的光一部分传输到所述偏振片模块中，另一部分射向所述输电导线，所述接收反射光模块记录接收反射光的时间，所述计算模块计算出测量点离导线的距离；

激光经过法拉第光纤或波导传至所述探测器，所述探测器产生信号进入微信号处理子系统，并计算出高压输电线路电流大小。

优选地，带偏振片的法拉第光纤或带偏振片的法拉第波导包括进一步输入光导纤维，第一透镜，第一偏振片，磁光晶体光纤或波导、第二偏振片、第二透镜、输出光导纤维，