一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，该传感器包括依次相连接的宽带光源、耦合器以及光纤光栅传感探头；在耦合器上依次连接有边缘滤波器、光电探测器、解调电路及远程数据处理终端；所述光纤光栅传感探头为光纤磁致伸缩传感探头。本实用新型具有抗电磁干扰、响应速度快、测量频带宽、绝缘性好的特性，而且要体积要小、方便安装，能够适应现今电力系统对智能化、数字化、网络化的需求。
【专利说明】一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电流互感器，具体地说是光纤电流互感器。
【背景技术】
[0002]长期以来，在电力系统运行中，高压电网的电流测量任务都是由传统的电流互感器来完成。但是随着我国智能电网的发展，以及社会对电力需求的增大，电力系统通过提高相应的电压等级来提升输电效率。与此同时，传统的电磁式电流互感器暴露出了诸多缺点:磁饱和、铁磁谐振、滞后、测量频带窄、动态范围小、绝缘性差等，这种传统的电流互感器已经很难满足电力系统的发展要求。
实用新型内容
[0003]实用新型目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种具有抗电磁干扰、响应速度快、测量频带宽、绝缘性好的特性的基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，包括依次相连接的宽带光源SLED、耦合器以及光纤光栅传感探头；在耦合器上依次连接有边缘滤波器、光电探测器、解调电路及远程数据处理终端；所述光纤光栅传感探头为光纤磁致伸缩传感探头；
[0005]所述宽带光源发出的宽带光，经耦合器传输到光纤磁致伸缩传感探头，在电流产生的交变磁场作用下，磁致伸缩材料发生形变，形变作用在光纤光栅上使其布拉格波长发生偏移，经光纤光栅反射回的光再经光纤耦合器传输到边缘滤波器，然后经光电探测器，从光电探测器出来的电信号经解调和信号分析，分离出动态、静态信号，即可反推出温度和电流两种信号。
[0006]本实用新型集光源和滤波一体，利用光纤光栅所反射光的中心波长在光源线性段做边缘滤波，实现了光纤光栅波长的高速解调，对测量频带范围有一定的扩展。
[0007]所述光纤光栅传感器探头与光电转换电路进行了分离布局，使电子回路安装在远离电磁干扰的位置，消除了电磁干扰对电子元件的影响。
[0008]所述稱合器为3dB光纤稱合器。
[0009]所述光电探测器采用雪崩光电二极管APD和运算放大器组成的光电转换电路。利用其雪崩倍增效应将光信号转化成供后续解调电路解调用的电信号，大大提高了测量精度。
[0010]所述光纤光栅传感探头中的磁致伸缩材料为梯形结构。经试验验证梯形结构使得磁致伸缩性能最好，提高了检测灵敏度。
[0011]所述光纤磁致伸缩传感探头中，磁致伸缩材料与光纤光栅采用表面粘附的耦合方式。使超磁致伸缩材料所受到的应变量与光纤光栅发生的形变量保持一致。
[0012]所述信号分析的方法为希尔伯特-黄变换，利用希尔伯特-黄变换提取短信号和复杂信号的瞬态参数，自动分离出动态、静态信号，即温度和电流两种信号。在简化设备、降低成本的同时提高了检测精度。
[0013]所述宽带光源自带回光隔离。
[0014]有益效果:本实用新型具有抗电磁干扰、响应速度快、测量频带宽、绝缘性好的特性，而且要体积要小、方便安装，能够适应现今电力系统对智能化、数字化、网络化的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的系统连接示意图；
[0016]图2是边缘滤波原理图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，包括依次相连接的宽带光源SLED、耦合器以及光纤光栅传感探头；在耦合器上依次连接有边缘滤波器、光电探测器、解调电路及远程数据处理终端；所述光纤光栅传感探头为光纤磁致伸缩传感探头；
[0018]宽带光源发出的宽带光，经耦合器传输到光纤磁致伸缩传感探头，在电流产生的交变磁场作用下，磁致伸缩材料发生形变，形变作用在光纤光栅上使其布拉格波长发生偏移，经光纤光栅反射回的光再经光纤耦合器传输到边缘滤波器，然后经光电探测器，从光电探测器出来的电信号经解调和信号分析，分离出动态、静态信号，即可反推出温度和电流两种信号。
[0019]光纤光栅传感器探头与光电转换电路进行分离布局，光纤光栅传感器通过光纤连接并安装在高压母线上，相应的电子回路安装在远离电磁干扰的位置。
[0020]其中耦合器为3dB光纤耦合器，宽带光源自带回光隔离。
[0021 ] 光电探测器采用雪崩光电二极管和运算放大器组成的光电转换电路，连接边缘滤波电路和解调电路，利用其雪崩倍增效应将光信号转化成供后续解调电路解调用的电信号。
[0022]光纤光栅传感探头中的磁致伸缩材料为梯形结构。
[0023]光纤磁致伸缩传感探头中，磁致伸缩材料与光纤光栅采用表面粘附的耦合方式。即将光纤光栅用环氧树脂胶沿轴向粘贴在超磁致伸缩材料的上表面，均匀涂抹的环氧树脂胶能够很好的将超磁致伸缩材料的应变大小传递给光纤光栅，使超磁致伸缩材料所受到的应变量与光纤光栅发生的形变量保持一致。
[0024]磁致伸缩材料的应变作用与光纤光栅时，应变引起光纤光栅中心波长的漂移，具体来说，光源发出的光经光纤光栅传感器后，满足谐振的相应波长被反射，如图2所示，利用输入中心波长漂移量与输出光功率变化呈现线性关系的原理进行边缘滤波。
[0025]信号分析的方法为希尔伯特-黄变换，利用希尔伯特-黄变换提取短信号和复杂信号的瞬态参数，自动分离出动态、静态信号，即温度和电流两种信号。
【权利要求】
1.一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:包括依次相连接的宽带光源、耦合器以及光纤光栅传感探头；在耦合器上依次连接有边缘滤波器、光电探测器、解调电路及远程数据处理终端；所述光纤光栅传感探头为光纤磁致伸缩传感探头； 所述宽带光源发出的宽带光，经耦合器传输到光纤磁致伸缩传感探头，在电流产生的交变磁场作用下，磁致伸缩材料发生形变，形变作用在光纤光栅上使其布拉格波长发生偏移，经光纤光栅反射回的光再经光纤耦合器传输到边缘滤波器，然后经光电探测器，从光电探测器出来的电信号经解调和信号分析，分离出动态、静态信号，即可反推出温度和电流两种信号。
2.根据权利要求1所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述率禹合器为3dB光纤稱合器。
3.根据权利要求1所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述光电探测器采用雪崩光电二极管和运算放大器组成的光电转换电路。
4.根据权利要求1所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述光纤光栅传感探头中的磁致伸缩材料为梯形结构。
5.根据权利要求1或4所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述光纤磁致伸缩传感探头中，磁致伸缩材料与光纤光栅采用表面粘附的耦合方式。
6.根据权利要求1所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述信号分析的方法为希尔伯特-黄变换，利用希尔伯特-黄变换提取短信号和复杂信号的瞬态参数，自动分离出动态、静态信号，即温度和电流两种信号。
7.根据权利要求1所述一种基于磁致伸缩效应的光纤电流互感器，其特征在于:所述宽带光源自带回光隔离。
【文档编号】G01R15/24GK204188690SQ201420522718
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】陈霄, 李新家, 范洁, 黄奇峰, 周玉, 易永仙, 褚兴旺, 潘超, 秦冉 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院