[发明专利]一种基于磁致伸缩效应的高压线路电流光学测量装置

说明书

本发明涉及基于磁致伸缩效应的高压线路电流光学测量装置，包括传变模块，套设于待测高压导线上，以输出交变电流；交变磁场输出模块，与传变模块相连，产生带偏置的交变磁场；微形变线性控制模块，置于所产生的带偏置的交变磁场中，发生轴线形变；磁致响应非线性补偿模块，对带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；Brag光栅感应模块，所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出形变量，并以此推算出高压导线的电流值。受环境温度、振动、光纤传输的影响极小，测量误差小于1%。

技术领域

本发明涉及高压线路电流测量技术领域，具体涉及一种基于磁致伸缩效应的高压线路电流光学测量装置。

背景技术

高压线路负荷电流监测，对于实现线路运行管理、故障处置有着强烈的指导意义。传统意义上的导线负荷电流监测，受采集装置供电可靠性、通信稳定性、强电场干扰的影响，运行可靠性差，用户体验感不佳。

基于光纤的光学电流测量方法，不需要电源供电，一根光纤即可实现通信与测量，加之光纤的天然绝缘性能，使得基于光纤的高压线路电流测量方法，有着显著性的优势。

国内外对全光纤电流传感技术已有多年的研究，研究方向大多集中在基于法拉第磁光效应的电流检测方法，在载流导线安培效应产生的磁场作用下，偏振光振动平面发生偏转，并通过光电转换表现为光强发生变化，通过测量光强即可实现电流的测量。

该方案从原理端验证是可行的，但在产品化阶段，暴露出如下问题：

1）测量精度低：方案原理上讲就是偏振干涉，但在传播过程中，光波偏振态的稳定性不可靠，导致测量精度低；

2）测量稳定性差：光信号在光纤传播过程中，光纤的线性双折射效应与法拉第效应一样，均会使偏振光的偏振面发生选择，而光纤的线性双折射效应受外界环境如温度、振动、应力等环境因素影响，因此，测量系统的稳定性差；

3）小电流无法测量：系统基于光强测量，在小电流情况下输出光强弱，信噪比低，导致无法分辨出小电流信号。

即基于偏振角调制的光纤电流测量方法，原理端即存在局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于磁致伸缩效应的高压线路电流光学测量装置，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于磁致伸缩效应的高压线路电流光学测量装置，包括

传变模块，套设于待测高压导线上，以输出交变电流；

交变磁场输出模块，与传变模块所输出的交变电流相连，结合直流电源驱动的偏置绕组，产生带偏置的交变磁场；

微形变线性控制模块，置于所产生的带偏置的交变磁场中，并在带偏置的交变磁场的驱动下发生轴线形变；

磁致响应非线性补偿模块，对带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；

Brag光栅感应模块，微形变线性控制模块所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出形变量，并以此推算出高压导线的电流值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，传变模块包括磁芯坯体以及绕于磁芯坯体上的第一线圈，磁芯坯体为开口式。

进一步，磁芯坯体的材料为高磁导率的硅钢片或坡莫合金。

进一步，传变模块的传变系数为800:1。