專利名稱：磁光式電流傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種電流傳感器，尤其是指一種用于電力系統(tǒng)中測量電流的磁光式電流傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，利用法拉第磁光效應研制的電流傳感器較多，形狀和方法也各不相同，但均存在穩(wěn)定性與精度上的不足，首先表現(xiàn)在感應頭上，如中國專利CN93245042公開的“光纖電流傳感器”，測量時將其裝在離相封閉母線的接地外殼內(nèi)，并靠近母線的適當位置，處于母線電流所產(chǎn)生的磁場中，輸入和輸出光纖經(jīng)外殼上的孔直接連接到測量儀表，不需繞過母線，用這種方式測量，存在二個問題，一是磁路與光路不可能完全吻合，二是閉合圈內(nèi)各點處的磁場不可能完全恒定，即磁場是不穩(wěn)定的，在此前提下測量出的結(jié)果誤差大。因此要設計出理想狀態(tài)的電流傳感器，首先必須保證光路繞被測電流形成閉合回路，以達到很好的保偏性能，現(xiàn)有技術(shù)中利用臨界面全反射法或正交雙全反射法來實現(xiàn)保偏的傳感頭技術(shù)方案也是有的，線偏振光在玻璃傳感頭中經(jīng)過幾次全反射實現(xiàn)光路繞被測電流形成閉合或近似閉合的環(huán)路，如中國專利CN99254692，但存在的不足是勿視了傳感頭進、出光路的位置，現(xiàn)有技術(shù)中傳感器的進出光路一般呈直角，造成光纖與傳感頭接合時的嚴重彎曲，由于光纖的嚴重彎曲，將產(chǎn)生雙折射，容易引起光偏振面的附加旋轉(zhuǎn)，即使采取措施，通過透鏡將出入光纖安排在同一方向，但附加設備點的存在，也就是誤差的存在；除了感應頭以外，現(xiàn)有技術(shù)中電流傳感器中的絕緣支架還有不足，若選擇內(nèi)充油或充氣的絕緣支架，會帶來諸多不便，出現(xiàn)安全隱患，特別是當光纖的絕緣外表選擇不當時，最大的問題在于泄漏，為加大絕緣強度，有的絕緣支架采用竹節(jié)式，即將光纖彎曲排列在絕緣支架的內(nèi)部空隙中，但由于絕緣支架的空隙中并非采用抽真空或充絕緣氣體，在運行環(huán)境中，當溫度達結(jié)露點時，光纖外圍容易漏電，絕緣支架內(nèi)部的絕緣強度將出現(xiàn)嚴重的降低隱患；現(xiàn)有技術(shù)的電流傳感器存在的第三個不足在于設備在現(xiàn)場使用時，缺乏穩(wěn)定性，因此，還可在光電信號處理裝置中增加溫度與振蕩修正裝置，提高測量的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設計出了一種用于電網(wǎng)上各種電壓等級下電流測量的磁光式電流傳感器，其具有保偏性能好、穩(wěn)定性強、絕緣性能高、精確度好、抗干擾性能強、工藝結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、成本低廉。本實用新型是這樣實施的一種磁光式電流傳感器，由磁光感應頭、絕緣支撐架和光電信號處理裝置構(gòu)成，其特征在于(1)磁光感應頭是一中心帶有孔洞的、具有六個45度反射面的、主體為正方體扁平塊狀的、出光處帶有一45度直角三角形棱鏡的玻璃整體，玻璃晶體表面涂有全反射涂料；(2)絕緣支撐架是硅橡膠、金屬同定件和光纖一次性抽真空的澆鑄體；本實用新型將磁光感應頭用磁光材料經(jīng)光學加工成一個整體玻璃塊，主體呈扁形的正方體，中央有一穿導線的孔洞(孔洞可根據(jù)導體的形狀而定)，一個帶有45度角的直角三角形棱鏡直接加工在主體玻璃塊的一個角上，作出射光路之用，使進出光路在同一個方向上，這樣，在向下引光纖時，避免了光纖彎曲所帶來的誤差；在主體玻璃塊的另外六個角上，按光路走向的要求，分別加工成不同方向和尺寸的6個45度角反射面，使光路沿上、中、下三個層次行走，都按45度角全反射進行，最后形成閉合后射出，整個光路長，同時進出光在同一方向，真正達到了正交雙全反射的功能，確保傳感頭具有良好的保偏性，而通過對磁場的有層次采集，提高了測量的精度。實際操作中，這樣的磁光感應頭是密封在金屬帽中的，使其具備防濕、防振和抗外磁場干擾作用；本實用新型中制作磁光感應器的材質(zhì)選用的是費爾德常數(shù)受溫度變化影響極小的玻璃材料。
本實用新型的絕緣支撐架是以硅橡膠為主體，通過抽真空一次性澆鑄而成的，從而不受溫度結(jié)露點的干擾，按照不同的電壓等級對絕緣的要求，選擇合理的尺寸，將預先選擇好的光纖(外表絕緣要達標)和金屬固定配件，通過標準模具澆鑄而成，這樣，光纖走的是直線，避免了因彎曲所帶來的誤差，光纖表面和絕緣支撐架內(nèi)部，由于采用抽真空澆鑄，中間無間隙，運行中不可能因空氣溫差而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，確保了設備的絕緣強度和精度；絕緣支撐架的外形上帶有防雨、防污的傘裙。
本實用新型中的光電信號處理裝置，是由光源、起偏與檢偏裝置、光電信號處理和轉(zhuǎn)換裝置等組成的，設在傳感器的底部或控制室；光電信號處理裝置中還可以設置溫度和振蕩補償修正裝置，即通過適時發(fā)送不同波長的光束，進行運行中的督促性修正，使設備在現(xiàn)場使用中，能對各種氣候環(huán)境和運行環(huán)境進行適時修正，進一步提高測量精度。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型磁光感應頭的光路圖。
具體實施方式
一種磁光式電流傳感器，由磁光感應頭(1)、絕緣支撐架(2)和光電信號處理裝置(3)構(gòu)成，密封在金屬帽(4)中的磁光感應頭(1)是一中心帶有孔洞的、具有六個45度反射面的、主體為正方體扁平塊狀的、出光處帶有一45度直角三角形棱鏡的玻璃晶體整體，該玻璃晶體的費爾德常數(shù)受溫度變化影響極小，玻璃晶體表面涂有全反射涂料，六個反射面的方向和尺寸設計使光路完成上、中、下的層次行走；絕緣支撐架(2)是硅橡膠、金屬固定件和光纖一次性抽真空的澆鑄體，其外形上帶有傘裙(5)；設在傳感器底部或控制室內(nèi)的光電信號處理裝置(3)由光源、起偏與檢偏裝置、光電信號處理和轉(zhuǎn)換裝置以及溫度和振蕩補償修正裝置組成。
這種磁光式電流傳感器帶來的優(yōu)點是(1)傳感頭完全按正交雙全反射原理設計，入射光垂直入射面進入晶體，光路都是走直線，轉(zhuǎn)彎都是按90度進行，并在某一水平面完全閉合后垂直出射面射出，進出光在同一方向上，保證了進出光線是是直線，提高了保偏性；(2)合理選擇光纖后，將絕緣支撐架用硅橡膠一次性抽真空澆鑄而成，保證了光纖的直線性，提高了絕緣度；(3)光電信號處理方面，采用了不同波長的光束，適時進行監(jiān)督修正，提高了測量精度；(4)設備體積小、重量輕、工藝加工簡單、成本低；(5)適用而廣、穩(wěn)定性好、絕緣性強、抗干擾性好、精度高。
權(quán)利要求1.一種磁光式電流傳感器，由磁光感應頭、絕緣支撐架和光電信號處理裝置構(gòu)成，其特征在于(1)磁光感應頭是一中心帶有孔洞的、具有六個45度反射面的、主體為正方體扁平塊狀的、出光處帶有一45度直角三角形棱鏡的玻璃晶體整體，玻璃晶體表面涂有全反射涂料；(2)絕緣支撐架是硅橡膠、金屬固定件和光纖一次性抽真空的澆鑄體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于磁光感應頭密封在金屬帽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于絕緣支撐架的外形上帶有傘裙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于光電信號處理裝置由光源、起偏與檢偏裝置、光電信號處理和轉(zhuǎn)換裝置等組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流傳感器，其特征在于光電信號處理裝置中設置有溫度和振蕩補償修正裝置。
專利摘要一種用于電力系統(tǒng)中測量電流的磁光式電流傳感器，由磁光感應頭、絕緣支撐架和光電信號處理裝置構(gòu)成，磁光感應頭是一中心帶有孔洞的、具有六個45度反射面的、主體為正方體扁平塊狀的、出光處帶有一45度直角三角形棱鏡的玻璃晶體整體，玻璃晶體表面涂有全反射涂料；絕緣支撐架是硅橡膠、金屬固定件和光纖一次性抽真空的澆鑄體；本設備具有保偏性能好、穩(wěn)定性強、絕緣性能高、精確度好、抗干擾性能強、工藝結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、成本低廉等優(yōu)點，可適用于電網(wǎng)上各種電壓等級下的電流測量。
文檔編號G01R15/24GK2534586SQ0127306
公開日2003年2月5日 申請日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者唐勤 申請人:唐勤