[发明专利]一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统及方法

权利要求书

1.一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统，所述系统包括：传感光纤、保偏光纤，所述保偏光纤与所述传感光纤一起盘绕在传感头光纤槽内并被胶水灌封于传感头内；其中，传感光纤用于基于法拉第磁光效应采集高压侧一次电流，保偏光纤用于采集传感光纤的环境温度；其特征在于，

所述系统还包括：温度解调模块、电流采集模块；

所述温度解调模块包括：光源、起偏器、第一45°熔接点、调制器、第二45°熔接点、检偏器、探测器和电子单元；

光源发出的光信号经过起偏器产生的两束线偏振光，在经过第一45°熔接点后分解成两束相互垂直的线偏振光注入调制器，两束相互垂直的线偏振光经过调制器的初始相位调制后，沿着保偏光纤的快轴和慢轴传输至传感光纤处；

传感光纤处的温度变化使得两束线偏振光的相位差发生变化；相位差发生变化的两束线偏振光沿着保偏光纤在经过第二45°熔接点后，快轴传输的线偏振光分解成相互垂直的两束线偏振光，慢轴传输的线偏振光分解成相互垂直的两束线偏振光；快轴传输的两束线偏振光和慢轴传输的两束线偏振光在通过检偏器时，仅有一个轴传输的两束线偏振光通过检偏器达到探测器，而另一个轴传输的两束线偏振光被检偏器过滤；

由电子单元通过调制器对初始相位进行调制以及引入反馈相位，使得两束线偏振光返回检偏器时的相位差为并发生干涉；探测器将干涉光信号转换成电信号，电子单元根据电信号解调出温度信号；温度信号发送至电流采集模块，电流采集模块根据传感光纤温度补偿曲线对高压侧一次电流进行温度补偿。

2.根据权利要求1所述的一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统，其特征在于，

所述调制器是直波导相位调制器，利用基于L_iN_bO₃晶体的电光效应对光波的相位进行调制；

直波导相位调制器采用T_i扩散工艺制备，在波导电极施加电压信号后，晶体的折射率在外电场的作用下发生改变，从而影响光波在晶体中的传输，光波在调制后的相位满足如下关系式：

式中，为调制器的调制系数，U为调制器的调制电压。

3.根据权利要求2所述的一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统，其特征在于，

系统静态工作点下，温度不变时，由传感光纤处的温度变化引起保偏光纤消光比变化而产生的相位差为0，当调制电压为时，两束相互垂直的线偏振光经过调制器的调制得到的初始相位满足如下关系式：

式中，为调制器调制得到的初始相位，为两束线偏振光分别沿着保偏光纤快慢轴往返传输产生的相位差；为探测器输出最大光功率对应的调制电压，为探测器输出最小光功率对应的调制电压；n为正整数。

4.根据权利要求3所述的一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统，其特征在于，

电子单元通过调制器对初始相位进行调制，是指调制初始相位，使得；

电子单元通过调制器引入的反馈相位与传感头温度变化引起保偏光纤消光比变化产生的相位差大小相等、方向相反，满足；

此时，通过检偏器的两束线偏振光的相位差满足。

5.根据权利要求4所述的一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统，其特征在于，

探测器将干涉光信号转换成电压模拟信号，满足如下关系式：

式中，

K为探测器的光电转换系数，

为光路总损耗，

为光源发光功率，

为两束线偏振光分别沿着保偏光纤快慢轴往返传输产生的相位差，

为调制器调制得到的初始相位，

为传感头温度变化引起保偏光纤消光比变化产生的相位差，

为电子单元通过调制器引入的反馈相位；

当两束线偏振光的相位差为并发生干涉时，探测器输出电压值为。