提供了一种用于测量电特性的装置和方法，特别是一种用于测量电流的装置和方法。该装置可使用一对MEMS光调制器，作为较传统的线圈及相关的油绝缘布置的对立物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及装置和方法，并且尤其涉及一种测量电流的装置和方法。
技术介绍
在电力行业中，交流电流的测量传统上通过变换器来实现，即通过电压变换器和电流变换器来实现。在高压环境下，例如，当线电压等于或大于33kV(例如为400kV)时，至少部分是由于基于磁芯的电流传感器的安全性能要求，电绝缘是困难的，电流传感器的初级可承载几千安培的电流，其次级则承载1A/5A的正常电流。电流传感器可在约为正常电流20至30倍的大故障电流下维持一足够短的时间，以使得电力系统保护设备能够触发故障线的电路断路器。此外，这样的电流变换器需要以油的形式存在的重要绝缘材料。因此，在此环境下的电流变换器体积庞大且花费昂贵。然而，电流变换器中任何水汽/小气泡的积累都可能导致大故障，例如爆炸。众所周知的是，在这样的高压环境内，可使用光学电流传感器或光学变换器。这些产品基于光纤或大的光学材料内的法拉第旋转效应，其中光信号的偏振受到与导线所携带的电流相关联的磁场的影响。偏振的变化由光接收器进行检测。然而，这些产品具有如下缺点:首先，法拉第旋转效应较弱，其次，由于光纤材料的偏振随环境条件变化很大，检测偏振的变化相对困难。其他环境条件，例如天气引起的振动，也对此类光学电流传感器的性能有着不利的影响。更进一步地，为了弥补这种不稳定性，需要相对大的光学电流变换器。英国专利GB 2400172 B公开了一种基于光电调幅器的光学交流传感器，该调幅器具有与驱动电压有着固定关系的调幅深度。驱动电压通过交流电流或电压测量而获得。在工作中，来自光源的光功率受到驱动电压的调制，调制深度与驱动电压有固定的关系，且经调制的光学信号由光接收器进行检测。在优选实施例中，由于基于衍射微电子机械系统(MEMs)的可变光学衰减器的使用，光电调幅器对偏振变化不敏感。包括基于衍射MEMs的可变光学衰减器在内的大多数类型的光电调幅器或可变光学衰减器需要一直流偏压，以便在正方向和反方向都能够改变光学衰减。本领域技术人员能够理解这样的有源布置由于需要单独的电路以提供偏压而消耗功率。本专利技术实施例的目的在于至少减轻现有技术中的一个或多个问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施例提供了一种电流变换器，响应于导线在各个电压下所携带的电流，所述电流变换器包括具有至少一个光调制器的电路用于提供随所述电流的电流变化而变化的光输出；所述电路包括电压基准线，该电压基准线用于连接到所述导线以通过使用相应电压来对所述电路进行偏置。有利地，根据本专利技术实施例的装置提供了稳定、极其可靠且不需要单独的偏置电路来得到各个偏压的无源解决方案。实施例还提供了一种安装电流变换器或具有电流换能器的组件的方法，该方法包括将电流换能器电连接至相应的导线。【附图说明】现在将参照附图仅以示例的方式对本专利技术的实施例进行描述，其中:图1示出了电流变换器的实施例；图2示出了光调制器的实施例；图3描述了罗氏线圈(Rogowski coil)的第一实施例；图4示出了根据实施例的电流变换器组件；图5示出了罗氏线圈的第二实施例；以及图6示出了调节电路的实施例。【具体实施方式】参照图1，示出了根据实施例的电流变换器100。电流变换器100包括用于输出电压Δ Viffl的换能器102，电压与流经导线104的电流相关联。导线104可以是汇流条(busbar) ο电流变换器100还包括无源电路106，该无源电路106用于接收输出电压和参考或偏置电压n以及由此在两对输出端子109和109’处产生半波整流波形108和110。在所示的实施例中，可以理解的是呈正弦变化。半波整流波形108和110被馈送到光调制器112。光调制器112被设置成产生响应于半波整流波形108和110的光输出。本专利技术的优选实施例使用MEMS光调制器，如图1所示的一对光调制器114和116。参照图2，用于光调制器的光由光收发模块119的光源118提供。由光源118发出的光线由分光器120进行分光并被馈送到相应的电压光调制器(voltage opticalmodulator) 114和116。由调制器114和116输出的经调制光被相应的光检测器检测到，在本例中，该检测通过使用例如一对光电二极管的一对光电探测器122和124来实现。优选地，调节电路126被设置以处理光电探测器的输出，从而产生指示导线104所携带的电流的信号。优选地，放大器128被用于放大该指示信号。光调制器114和116的实施例可使用光衰减器来实现，该光衰减器例如为具有与所施加的信号相关联的偏角的MEMS镜，所施加的信号比如为VOM 114和116的一个或更多个输入端上的电压。优选地，换能器102通过具有两个输出端的罗氏线圈103来实现。在优选实施例中，无源电路106包括由第一电阻器130和第二电阻器132所实现的分压器。罗氏线圈的第一输出端134被连接至分压器的中间节点136。第一电阻器130的另一端被连接至上部节点138而第二电阻器132的另一端被连接至下部节点140。浪涌保护装置限制了上部节点138与下部节点140之间的电压摆动。优选实施例通过一对背靠背的齐纳二极管142和144来实现浪涌保护。优选地使用一对背靠背的肖特基二极管146和148而形成的整流器被设置以产生半波整流波形108和110。罗氏线圈103的另一输出端150被连接至背靠背的肖特基二极管146和148之间的中间节点152处。肖特基二极管146和148的另一端被分别连接至上部节点138和下部节点140。参考电压或中性点电压VaB n经由合适的耦合器(coupling) 154直接从导线104中得到。参考电压被耦合至中间节点152以提供偏置，即提供一电压使得罗氏线圈103的输出能够关于该电压摆动。中间节点152和上部节点138形成了无源电路106的第一对输出端109。第一对输出端被用作第一电压光调制器116的输入端。中间节点152和下部节点140形成了无源电路106的第二对输出端109’。第二对输出端被用作第二电压光调制器114的输入端。电压光调制器114和116的优选实施例通过MEMS镜来实现，该MEMS镜具有与其输入端上的输入电压相关联的偏角。参照图2，可以理解的是，电压光调制器114和116经由各自的光纤156和158、分光器120和相应的馈送光纤157对由光源118所输出的光线加以接收。光线由MEMS镜沿光纤156和158反射回并被光电探测器或光电二极管122和124检测到。调节电路126被设置为将两个波形108和110合并为单个波形。在优选实施例中，单个波形为正弦波形。可以理解的是，安装根据本专利技术实施例的电流变换器将要求工程师直接从传输线获取参考电压或偏置电压。因此，使用耦合器154以形成导线104与无源电路106之间的直接电连接。实施例通过向电流当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流变换器，响应于导线在各个电压下所携带的电流，所述电流变换器包括电路，该电路用于经由至少一个光调制器来提供随所述电流的电流变化而变化的经调制光学输出；所述电路包括电压基准线，该电压基准线用于连接到所述导线以使用相应电压来对所述电路进行偏置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海育，
申请(专利权)人：曼彻斯特大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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