一種光學(xué)電流互感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光學(xué)電流互感器，包括采集單元、傳輸光纜和一次傳感器，其中，一次傳感器包括傳感光纜，所述傳感光纜包括傳感光纖、柔性材料層、光纜外護(hù)套和光纖固定件，其中，光纖固定件固定于傳感光纖的尾端，而而所述光纖固定件與光纜外護(hù)套通過熱縮方式進(jìn)行套緊和密封，在密封后的光纜外護(hù)套中注入柔性材料形成柔性材料層。此結(jié)構(gòu)采用柔韌可彎曲的光纜測(cè)量電流信號(hào)，一次傳感器可安裝在一次導(dǎo)體的任意位置，互感器可測(cè)量任意形狀導(dǎo)體中的電流，安裝和維護(hù)時(shí)無需停電。
【專利說明】
—種光學(xué)電流互感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性光纜在光學(xué)電流互感器中的應(yīng)用方法，采用此方法的柔性光學(xué)電流互感器適用于數(shù)字化變電站或電廠、工礦企業(yè)中對(duì)一次電流信號(hào)的探測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]電流互感器是監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要設(shè)備，變電站中測(cè)量、監(jiān)控和保護(hù)控制依靠它來獲得測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)所需的電流信息。傳統(tǒng)的電流互感器為電磁式互感器，電磁式互感器由于體積笨重、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易磁飽和、易鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小、響應(yīng)頻帶窄等原因越來越不能滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)字化網(wǎng)等發(fā)展的需要。光學(xué)電流互感器具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、線性度好，不存在磁飽和與鐵磁諧振問題等優(yōu)點(diǎn)，取代傳統(tǒng)的電磁式互感器已成為必然。
[0003]光學(xué)電流互感器中最重要的部件是傳感光纖，將傳感光纖圍繞一次導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)數(shù)周后，可以正比例地傳感被測(cè)一次導(dǎo)體上的電流信號(hào)。目前應(yīng)用的光學(xué)電流互感器是將傳感光纖盤繞在固定的支撐骨架上制成固定結(jié)構(gòu)的傳感環(huán)，光纖尾端用膠粘結(jié)在骨架上固定位置，這樣存在的問題是:傳感光纖與支撐骨架緊密接觸，支撐骨架的熱脹冷縮、振動(dòng)等對(duì)其傳感特性有很大的影響，互感器精度會(huì)有較大的變化；將光纖尾端粘結(jié)在支撐骨架上膠特性會(huì)緩慢變化，造成長(zhǎng)期運(yùn)行后，光纖尾端緩慢釋放應(yīng)力，影響互感器精度；傳感光纖缺乏保護(hù)，光纖易折斷；光纖長(zhǎng)期與空氣接觸，纖芯易受水氣腐蝕影響傳感精度，光纖包層易老化產(chǎn)生附加應(yīng)力影響互感器精度。同時(shí)支撐骨架的結(jié)構(gòu)決定了光學(xué)電流互感器的外形結(jié)構(gòu)是固定的，只能適用于常規(guī)的GIS變電站、AIS變電站等常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于某些特定的應(yīng)用場(chǎng)合或需求，如變電站部分改造、臨時(shí)添加測(cè)量點(diǎn)、安裝空間狹小等，無法很好地滿足需求。
[0004]基于以上分析，本發(fā)明人致力于研究一種能夠克服現(xiàn)有結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的光學(xué)電流傳感器結(jié)構(gòu)，本案由此產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于提供一種光學(xué)電流互感器，其采用柔韌可彎曲的光纜測(cè)量電流信號(hào)，一次傳感器可安裝在被測(cè)一次導(dǎo)體的任意位置，互感器可測(cè)量任意形狀導(dǎo)體中的電流，安裝和維護(hù)時(shí)無需停電。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]—種光學(xué)電流互感器，包括采集單元、傳輸光纜和一次傳感器，其中，一次傳感器包括傳感光纜，所述傳感光纜包括傳感光纖、柔性材料層、光纜外護(hù)套和光纖固定件，其中，光纖固定件固定于傳感光纖的尾端，而而所述光纖固定件與光纜外護(hù)套通過熱縮方式進(jìn)行套緊和密封，在密封后的光纜外護(hù)套中注入柔性材料形成柔性材料層。
[0008]上述光纖固定件與傳感光纖固定時(shí)，是對(duì)傳感光纖的尾端進(jìn)行金屬鍍膜形成金屬鍍膜層，再將該金屬鍍膜層與金屬材質(zhì)的光纖固定件進(jìn)行電焊接。
[0009]上述柔性材料層采用凝膠制成。
[0010]采用上述方案后，本發(fā)明將柔性光纜應(yīng)用在光學(xué)電流互感器中，傳感光纜可安裝在被測(cè)一次導(dǎo)體的任意位置，傳感光纜可任意彎曲，互感器適合測(cè)量任意形狀導(dǎo)體中的電流，可以克服傳統(tǒng)光學(xué)電流互感器精度易受溫度、振動(dòng)和應(yīng)力影響的問題，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、應(yīng)用范圍廣、測(cè)量準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)范圍大、暫態(tài)特性好，能與任意形狀的一次導(dǎo)體配合，安裝和維護(hù)時(shí)無需停電；其次，傳感光纜體積小、重量輕、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，對(duì)于變電站內(nèi)改造、新增測(cè)量點(diǎn)、安裝空間狹小、工期短、施工期不能停電以及一次導(dǎo)體尺寸過大等應(yīng)用，均可以提供很好的解決方案，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。本發(fā)明也可以替代GIS或AIS光學(xué)互感器等，在各類常規(guī)需求的數(shù)字化變電站中進(jìn)行應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
[0012]圖2是本發(fā)明中傳感光纜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明中傳感光纜的應(yīng)用示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]本發(fā)明提供一種光學(xué)電流互感器，米用光纖為Faraday材料,將傳感光纖套在一次導(dǎo)體外通過farady磁光效應(yīng)感應(yīng)一次電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),采用反射式光纖Sagnac干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的測(cè)量。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明一種光學(xué)電流互感器，包括依次連接的采集單元、傳輸光纜10和傳感光纜8，其中，采集單元為系統(tǒng)提供光信號(hào)并計(jì)算出一次電流，包括光源、耦合器、相位調(diào)制器、光探測(cè)器和調(diào)制解調(diào)電子電路，光源用于產(chǎn)生符合要求的光信號(hào)，耦合器將前述光源產(chǎn)生的光信號(hào)傳輸至相位調(diào)制器，并將從傳感光纜8經(jīng)由傳輸光纜10返回的光信號(hào)傳到光探測(cè)器中；所述相位調(diào)制器對(duì)系統(tǒng)中的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使系統(tǒng)工作在敏感區(qū)段并避免低頻噪聲干擾；所述光探測(cè)器接收耦合器傳過來的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入調(diào)制解調(diào)電子電路進(jìn)行運(yùn)算；調(diào)制解調(diào)電子電路對(duì)相位調(diào)制器施加調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)運(yùn)算，計(jì)算出一次電流值；傳輸光纜10用于連接采集單元和傳感光纜8，并保持光信號(hào)偏振狀態(tài)的不變；傳感光纜8包括波片11、反射鏡5和傳感光纖3等部件，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)一次電流信號(hào)的感應(yīng)，從傳輸光纜10中傳來的線偏振光信號(hào)通過波片11轉(zhuǎn)化為圓偏振光，在傳感光纖8中受一次電流作用產(chǎn)生相位偏移，并通過反射鏡5反射回采集單元中。
[0017]如圖2所示，是傳感光纜8的結(jié)構(gòu)示意圖，所述傳感光纜包括傳感光纖3、柔性材料層、光纜外護(hù)套7和光纖固定件1，其中，光纖固定件I固定于傳感光纖3的尾端，用于對(duì)傳感光纖3進(jìn)行固定，防止傳感光纖尾端的反射鏡5發(fā)生旋轉(zhuǎn)或位移，具體可在傳感光纖3的尾端進(jìn)行金屬鍍膜，形成金屬鍍膜層4，再將該金屬鍍膜層4放置在光纖焊接槽2中，將金屬鍍膜層4與光纖固定件I進(jìn)行電焊接；而所述光纖固定件I與光纜外護(hù)套7通過熱縮方式進(jìn)行套緊和密封，在密封后的光纜外護(hù)套7中注入柔性材料6形成柔性材料層，從而得到完整的傳感光纜8。
[0018]所述的柔性材料可采用凝膠或其它低彈態(tài)材料，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)傳感光纖3浸沒在柔性材料6中，柔性材料6可以對(duì)傳感光纖3進(jìn)行良好的保護(hù)，防止傳感光纖3受壓或折彎時(shí)受損；
[0020](2)柔性材料6隔絕空氣，使傳感光纖3不會(huì)受水汽影響產(chǎn)生老化；
[0021](3)柔性材料6具有低彈態(tài)特性，傳感光纖3在其中會(huì)受到較大的阻力，可以減少傳感光纖3受到的振動(dòng)影響，傳感光纖3旋轉(zhuǎn)的均勻性和穩(wěn)定性也會(huì)得到改善；
[0022](4)柔性材料6的熱脹冷縮對(duì)傳感光纖3產(chǎn)生各向一致的均勻應(yīng)力，因此不會(huì)使光纖特性因溫度產(chǎn)生變化。
[0023]此外，傳感光纖3在繞制成光纖環(huán)的過程中需要保持一定的旋轉(zhuǎn)增加圓雙折射，以減少光纖中線性雙折射的影響，并且要避免長(zhǎng)期運(yùn)行過程中引入的旋轉(zhuǎn)緩慢釋放掉；光纖旋轉(zhuǎn)被釋放會(huì)導(dǎo)致圓雙折射減少、光CT的穩(wěn)定性產(chǎn)生變化。在其它類型的光CT中可以將傳感光纖3的尾端固定在纏繞骨架上以保持光纖的旋轉(zhuǎn)，而柔性光CT中傳感光纖3浸沒在傳感光纜8內(nèi)的柔性材料6中，傳感光纖尾端會(huì)自行旋轉(zhuǎn)將應(yīng)力釋放。本發(fā)明所述互感器采取的措施為:將傳感光纖尾端鍍上一層金屬鍍膜層4，將此金屬鍍膜層4與金屬材質(zhì)的光纖固定件I焊接，金屬焊接可以保證傳感光纖3與光纖固定件I相對(duì)位置的固定，維持傳感光纖3旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，不會(huì)隨著時(shí)間緩慢釋放應(yīng)力。
[0024]本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，配合圖3所示，只需將傳感光纜8纏繞在一次導(dǎo)體9的外周即可對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，纏繞方式靈活，可根據(jù)一次導(dǎo)體9的形狀靈活選擇，且對(duì)一次導(dǎo)體9的外形尺寸沒有任何要求。所述傳感光纜8占用的空間很小，施工簡(jiǎn)單，同時(shí)，傳感光纜8纏繞安裝時(shí)，允許一次導(dǎo)體9上帶電，可以大幅降低施工工期，避免變電站停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。傳感光纜8與傳輸光纜10通過熱縮方式進(jìn)行連接。
[0025]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)電流互感器，包括采集單元、傳輸光纜和一次傳感器，其中，一次傳感器包括傳感光纜；其特征在于:所述傳感光纜包括傳感光纖、柔性材料層、光纜外護(hù)套和光纖固定件，其中，光纖固定件固定于傳感光纖的尾端，而而所述光纖固定件與光纜外護(hù)套通過熱縮方式進(jìn)行套緊和密封，在密封后的光纜外護(hù)套中注入柔性材料形成柔性材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)電流互感器，其特征在于:所述光纖固定件與傳感光纖固定時(shí)，是對(duì)傳感光纖的尾端進(jìn)行金屬鍍膜形成金屬鍍膜層，再將該金屬鍍膜層與金屬材質(zhì)的光纖固定件進(jìn)行電焊接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)電流互感器，其特征在于:所述柔性材料層采用凝膠制成。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104237601SQ201310252860
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】王耀, 閻嫦玲, 趙俊, 許立國, 羅蘇南, 須雷, 李力, 曹冬明 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司