[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

说明书

一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统及方法，系统包括：温度解调模块、电流采集模块；温度解调模块中，光源经起偏器产生两束线偏振光，经调制器初始相位调制后，沿着保偏光纤快慢轴传输至传感光纤，温度变化使两束线偏振光相位差变化；返回的两束线偏振光经检偏器后，仅快轴传输的两束线偏振光到达探测器；通过调制器调制初始相位及引入反馈相位，使两束线偏振光相位差为90°发生干涉；探测器将干涉光信号转成电信号，电子单元根据电信号解调温度信号；电流采集模块根据温度信号对电流值进行温度补偿。本发明实现温度变化准确检测，解决全光纤直流电流互感器温度补偿不一致缺陷，满足智能电网对电流测量可靠性及稳定性要求。

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，更具体地，涉及一种全光纤直流电流互感器温度补偿系统及方法。

背景技术

由于传统的电磁式电流互感器存在的铁磁饱和、直流分量测量和高压绝缘等问题，对电网安全稳定运行造成影响。近年来发展了多种形式的新型电子式电流互感器，其中，基于法拉第磁光效应的全光纤直流电流互感器具有绝缘性能优良、无暂态磁饱和、动态测量范围大、频率响应范围宽、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻、易于数字设备接口等优点，是最理想的电子式电流互感器，是电子式电流互感器发展的主要方向。

全光纤直流电流互感器基于法拉第磁光效应间接一次大电流，其测量原理为：当偏振光信号在高压侧传感光纤中传输时受磁场影响，其偏振态会发生变化，变化量与传感光纤圈数、磁场大小及维尔德常数相关，其中，维尔德常数受光信号中心波长、传感光纤折射率的影响。目前，全光纤电流互感器均对SLD光源的工作温度及工作电流进行了控制，其发光中心波长基本不变，但是传感光纤环境温度变化对其测量性能的劣化无法控制，影响其在高精度测量领域方面的推广应用。

现有技术中，国内外均采用温度传感器对外界环境温度进行采集，并数字化返回至控制单元，控制单元根据实际环境温度，结合寄存器内储存的传感光纤温度曲线对测量输出进行修正，以补偿直流全光纤电流互感器因环境温度变化产生的测量偏差。但是，由于温度传感器就地放置方案的缺陷，使得传感光纤实际工作温度与温度传感器采集的温度有偏差，造成温度补偿不准确，是目前实现全光纤电流互感器全温度范围内高精度测量的技术难题。

现有技术（CN105974172A，公开日2016-09-28）“一种基于保偏光纤温度传感器的全光纤电流互感器”，包括集成在同一个壳体内的光纤电流互感器的传感头、保偏光纤温度传感器，通过保偏光纤温度传感器测量光纤电流互感器一次传感头处的温度，并根据所测到的温度信息，结合温度补偿算法，消除环境温度变化对光纤电流互感器测量准确度的影响。保偏光纤温度传感器基于保偏光纤的温度双折射效应，由宽谱光源、环形器、起偏器和传感光纤组成。宽谱光源发出的光经过起偏器后成为线偏振光，进入保偏光纤，保偏光纤与传感光纤呈45°角熔接，传感光纤的另一端镀有全反射膜，实现对入射光的反射。当环境温度发生变化时，温度双折射效应会改变传感光纤中两本征模的传播常数差，从而导致本征模之间的位相差随温度变化。信号处理单元采用特殊的信号解调及拟合算法，通过检测因位相差引进的干涉场的能量变化，即可获得温度变化信息。然而，由于保偏光纤的快轴与慢轴的传播常数不同，经过远距离传播后，两束相互垂直的线偏振光之间的位相差太大已不满足干涉条件，这使得所检测到的干涉场能量变化值不够准确，因而所可获得的温度变化信息也不够准确，并且由于线偏振光之间的位相差与传输距离有关，因此各相的全光纤电流互感器的温度补偿不完全一致，从而导致其在工程实际应用中并不能满足0.2级的测量准确度要求。

综上，需要研究一种全光纤直流电流互感器温度补偿方法及系统，实现温度变化信息的准确检测，以及各相全光纤直流电流互感器的温度补偿一致。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种全光纤直流电流互感器温度补偿方法及系统，对全光纤直流电流互感器中保偏光纤的温度解调系统进行优化，实现温度变化信息的准确检测，解决全光纤直流电流互感器的温度补偿不一致的缺陷，以满足智能电网对电流测量装置可靠性及稳定性提升的要求。

本发明采用如下的技术方案。