[实用新型]一种低成本的光学电流互感器

说明书

本实用新型公开一种成本更低、可靠性高的光学电流互感器，所述光学电流互感器包括光源、耦合器、起偏器、分束器、偏振分光器以及光纤传感环，2个光电探测器以及信号处理器；所述起偏器产生线偏光，经分束器再经偏振分光器产生入射正交线偏光；经过所述光纤传感环的λ/4波片后输出两正交圆偏光，所述正交圆偏光在传感光纤的末端被法拉第旋转反射镜反射沿原路返回，返回的两反射正交圆偏光再次经过所述光纤传感环的λ/4波片后变成两返回正交线偏光，经过所述偏振分光器和分束器后，返回所述2个光电探测器形成二路干涉光信号；所述信号处理器对二路干涉光信号进行解调处理，确定位于光纤传感环中的一次导体的被测电流。

技术领域

本实用新型涉及一种光学电流互感器，尤其涉及一种成本较低、可靠性高的提供无源相位偏置的光学电流互感器。

背景技术

光学电流互感器具有体积小、重量轻，绝缘结构简单，无磁饱和和铁磁谐振以及二次开路等问题，一次端是无源的，安全且绿色环保，且便于数字化，更能适应电力系统的需求。光学电流互感器按光路结构可分为磁光玻璃式和全光纤两类，全光纤式电流互感器利用光纤作为电流传感材料，系统各元件均是通过光纤熔接连接而成，无分立元件，结构简单，抗振动能力强，连接可靠，长期稳定性好，是电流互感器制造商重点研发的方向。

目前研究较多的是基于相位调制器的光学电流互感器，其互易反射干涉仪结构的系统光路完全对称，两束偏振光始终在同一根光纤的两个正交模式上传输，大多数干扰如振动等由于其良好的互易性而得到很好地抑制，只有由于Faraday效应在一次导体周围的光纤传感环中产生的与电流成正比的相移是非互易的，因而这种光学电流互感器能消除振动、温度等环境因素的干扰，较好地探测出电流信息。

基于相位调制器的全光纤式光学电流互感器其一次端只有光纤是无源的，抗干扰能力强，目前已有商用产品，近年来在特高压输电系统中得到了越来越多的应用。目前商用的全光纤电流互感器均采用有源光学相位调制技术，需要使用宽带光源和光相位调制器以及较长的保偏光纤延迟线和低噪声的光电探测器，具体结构如图1所示。相位调制器的加入是为了引入相位偏置，将系统的工作点移到灵敏度高的线性区。

目前该类型产品采用的相位调制器主要有LiNbO3相位调制器或者压电陶瓷(PZT)相位调制器。LiNbO3相位调制器制作工艺复杂，成品率低，价格高，半波电压易受温度影响，且易受环境湿度等因素影响导致失效；PZT相位调制器也有易受温度和振动影响性能不稳定的缺点，且与相位调制器配合使用的保偏光纤一般需要几百米，而且采用相位调制器的全光纤电流互感器其信号处理器需要有高频调制解调电路，需要高性能的高速数模转换器和模数转换器，其解调算法也需采用较复杂的相关解调算法或者闭环解调算法，因而目前商用的全光纤电流互感器的成本相当高，其可靠性也因相位调制器的影响而降低。这是导致全光纤电流互感器目前未在低压输配电系统使用和超高压输配电系统中大规模应用的主要原因。

实用新型内容

针对全光纤电流互感器的成本较高和相位调制器稳定性问题，本实用新型提供一种低成本的光学电流互感器。

一种低成本的光学电流互感器，包括：采集单元、光路模块和光纤传感环；其中，所述采集单元包含光源、耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器以及信号处理器；所述光路模块包含起偏器、分束器和偏振分光器；光源分别与信号处理器以及耦合器一端的第一端口连接，耦合器的输出端连接起偏器的一端，起偏器的另一端连接分束器一端的第一端口，分束器另一端连接偏振分光器的一端，偏振分光器的另一端连接光纤传感环；信号处理器经第一光电探测器与耦合器一端的第二端口连接、经第二光电探测器与分束器一端的第二端口连接。