一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，包括三个传变模块，分别套在待测三相高压线路的各相高压导线上，以输出各相高压导线的交变电流；交变磁场输出模块，与传变模块相连，产生带偏置的交变磁场；微形变线性控制模块，置于所产生的带偏置的交变磁场中，发生轴线形变；磁致响应非线性补偿模块，对带偏置的交变磁场进行补偿；Brag光栅感应模块，所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出形变量，并以此推算出高压导线的电流值。受环境温度、振动、光纤传输的影响极小，测量误差小于1%。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置
本专利技术涉及高压线路电流测量
，具体涉及一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置。
技术介绍
高压线路负荷电流监测，对于实现线路运行管理、故障处置有着强烈的指导意义。传统意义上的导线负荷电流监测，受采集装置供电可靠性、通信稳定性、强电场干扰的影响，运行可靠性差，用户体验感不佳。基于光纤的光学电流测量方法，不需要电源供电，一根光纤即可实现通信与测量，加之光纤的天然绝缘性能，使得基于光纤的高压线路电流测量方法，有着显著性的优势。国内外对全光纤电流传感技术已有多年的研究，研究方向大多集中在基于法拉第磁光效应的电流检测方法，在载流导线安培效应产生的磁场作用下，偏振光振动平面发生偏转，并通过光电转换表现为光强发生变化，通过测量光强即可实现电流的测量。该方案从原理端验证是可行的，但在产品化阶段，暴露出如下问题：1）测量精度低：方案原理上讲就是偏振干涉，但在传播过程中，光波偏振态的稳定性不可靠，导致测量精度低；2）测量稳定性差：光信号在光纤传播过程中，光纤的线性双折射效应与法拉第效应一样，均会使偏振光的偏振面发生选择，而光纤的线性双折射效应受外界环境如温度、振动、应力等环境因素影响，因此，测量系统的稳定性差；3）小电流无法测量：系统基于光强测量，在小电流情况下输出光强弱，信噪比低，导致无法分辨出小电流信号。即基于偏振角调制的光纤电流测量方法，原理端即存在局限性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，包括三个传变模块，分别套在待测三相高压线路的各相高压导线上，以输出各相高压导线的交变电流；三个交变磁场输出模块，分别与三个传变模块所输出的交变电流相连，并各自结合直流电源驱动的偏置绕组，产生带偏置的交变磁场；三个微形变线性控制模块，分别置于三个所产生的带偏置的交变磁场中，并各自在带偏置的交变磁场的驱动下发生轴线形变；三个磁致响应非线性补偿模块，分别各自对三个交变磁场输出模块所产生的带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；三个Brag光栅感应模块，各微形变线性控制模块所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并各自根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出各自的形变量，并以此对应推算出各相高压导线的电流值；外箱，用以安装三个交变磁场输出模块、三个微形变线性控制模块和三个Brag光栅感应模块。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，传变模块包括磁芯坯体以及绕于磁芯坯体上的第一线圈，磁芯坯体为开口式。进一步，还包括三个开合式外壳，三个传变模块中的磁芯坯体分别置于三个开合式外壳内。进一步，开合式外壳包括第一壳体、第二壳体、铰链和搭扣结构，第一壳体和第二壳体通过铰链、搭扣结构相对拼合；磁芯坯体由两个半圆环状坯芯相对拼合而成，两个半圆环状坯芯分别置于第一壳体和第二壳体内。进一步，磁芯坯体的材料为高磁导率的硅钢片或坡莫合金。进一步，传变模块的传变系数为800:1。进一步，交变磁场输出模块包括空心管，以及绕于空心管上的螺线管绕组和偏置绕组，以及与偏置绕组连接的直流电源；螺线管绕组与第一线圈相连。进一步，微形变线性控制模块选用磁致伸缩材料。进一步，磁致响应非线性补偿模块包括绕于磁芯坯体上的第二线圈，以及绕于磁芯坯体上且与第二线圈连接的补偿绕组。进一步，补偿绕组处于螺线管绕组与偏置绕组之间，补偿绕组的绕制方向与螺线管绕组和偏置绕组的绕制方向相反。本专利技术的有益效果是：1）基于光纤传感实现宽范围的无源电流测量；2）测量装置无源设计，单一光纤解决信号采集与传输的问题，实现高低压的绝缘隔离；3）测量装置受环境温度、振动、光纤传输的影响极小，全工况运行环境，测量误差不超过1%；4）整体实现成本低于基于偏振光的方案，具备产业化的条件；5）可以同时完成三相高压导线的各相高压导线的电流值测量；6）开合式外壳的引入，方便将磁芯坯体装于高压导线上，而外箱的引入，则方便携带整个测量装置。附图说明图1为基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置的原理图；图2为基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置的结构图；图3为开合式外壳与磁芯坯体的装配图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、传变模块，110、磁芯坯体，120、第一线圈，2、交变磁场输出模块，210、空心管，220、螺线管绕组，230、偏置绕组，240、直流电源，3、微形变线性控制模块，4、磁致响应非线性补偿模块，410、第二线圈，420、补偿绕组，5、Brag光栅感应模块，6、外箱，7、开合式外壳，710、第一壳体，720、第二壳体，730、铰链，740、搭扣结构。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1如图1、图2所示，一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，包括三个传变模块1，分别套在待测三相高压线路的各相高压导线上，以输出各相高压导线的交变电流；三个交变磁场输出模块2，分别与三个传变模块1所输出的交变电流相连，并各自结合直流电源240驱动的偏置绕组230，产生带偏置的交变磁场；三个微形变线性控制模块3，分别置于三个所产生的带偏置的交变磁场中，并各自在带偏置的交变磁场的驱动下发生轴线形变；三个磁致响应非线性补偿模块4，分别各自对三个交变磁场输出模块2所产生的对带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；三个Brag光栅感应模块5，各微形变线性控制模块3的形变会导致反射波中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并各自根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出各自的形变量，因此，可以使用Brag光栅检测微小形变量；高压导线电流变化导致磁场发生线性变化，磁场变化导致微形变线性控制模块3发生轴线形变，而形变量又被光栅测算出来，因此，最终可对应推算出各相高压导线的电流值；外箱6，用以安装三个交变磁场输出模块2、三个微形变线性控制模块3和三个Brag光栅感应模块5。实施例2如图1、图2所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：传变模块1包括磁芯坯体110以及绕于磁芯坯体110上的第一线圈120，磁芯坯体110为开口式，开口式设计的磁芯坯体110可安装于各种高压导线上。实施例3如图1、图2、图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，其特征在于，包括/n三个传变模块（1），分别套在待测三相高压线路的各相高压导线上，以输出各相高压导线的交变电流；/n三个交变磁场输出模块（2），分别与三个传变模块（1）所输出的交变电流相连，并各自结合直流电源（240）驱动的偏置绕组（230），产生带偏置的交变磁场；/n三个微形变线性控制模块（3），分别置于三个所产生的带偏置的交变磁场中，并各自在带偏置的交变磁场的驱动下发生轴线形变；/n三个磁致响应非线性补偿模块（4），分别各自对三个交变磁场输出模块（2）所产生的带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；/n三个Brag光栅感应模块（5），各微形变线性控制模块（3）所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并各自根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出各自的形变量，并以此对应推算出各相高压导线的电流值；/n外箱（6），用以安装三个交变磁场输出模块（2）、三个微形变线性控制模块（3）和三个Brag光栅感应模块（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，其特征在于，包括
三个传变模块（1），分别套在待测三相高压线路的各相高压导线上，以输出各相高压导线的交变电流；
三个交变磁场输出模块（2），分别与三个传变模块（1）所输出的交变电流相连，并各自结合直流电源（240）驱动的偏置绕组（230），产生带偏置的交变磁场；
三个微形变线性控制模块（3），分别置于三个所产生的带偏置的交变磁场中，并各自在带偏置的交变磁场的驱动下发生轴线形变；
三个磁致响应非线性补偿模块（4），分别各自对三个交变磁场输出模块（2）所产生的带偏置的交变磁场进行补偿，以修正轴线形变量与带偏置的交变磁场之间所具有的响应曲线关系；
三个Brag光栅感应模块（5），各微形变线性控制模块（3）所发生的轴线形变使得Brag光栅反射波的中心波长改变，光纤调制解调主机发射宽脉宽光，并各自根据Brag光栅反射波的中心波长变化量，即可计算出各自的形变量，并以此对应推算出各相高压导线的电流值；
外箱（6），用以安装三个交变磁场输出模块（2）、三个微形变线性控制模块（3）和三个Brag光栅感应模块（5）。


2.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，其特征在于，所述传变模块（1）包括磁芯坯体（110）以及绕于磁芯坯体（110）上的第一线圈（120），所述磁芯坯体（110）为开口式。


3.根据权利要求2所述的一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，其特征在于，还包括三个开合式外壳（7），三个所述传变模块（1）中的磁芯坯体（110）分别置于三个开合式外壳（7）内。


4.根据权利要求3所述的一种基于磁致伸缩效应的三相高压线路电流光学测量装置，其特征在于，所述开合式外壳（7）包括第一壳体（710）、第二壳体（720）、铰链（73...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢彬，崔杰，范志升，
申请(专利权)人：武汉华瑞伏安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42