【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，尤其涉及一种成本较低的、采用无源调制技术的、基于faraday磁光效应原理的高压电缆局放电流监测装置。
技术介绍
1、随着我国城市建设的不断发展，高压架空线路已无法适应当前城市建设规划的要求。与架空线路相比，采用交流聚乙烯(cross-linked polyethylene,xlpe)高压电缆的电缆隧道大量节约了城市空间，还能够避免雷电天气和人为因素带来的电力事故发生，建设规模及长度不断增加。
2、然而，高压电缆长期处于地下隧道内，随着时间的推移电缆绝缘层逐渐老化，还可能由于施工原因导致机械损伤，这些都对城市的供电带来安全隐患。其中，局部放电是造成xlpe电缆绝缘劣化的主要原因。检测局部放电信号能减少电力绝缘击穿事故发生,提高供电可靠性。
3、xlpe电缆内部发生局部放电时会激发出高频电流脉冲，高频电流由局放源沿电缆高压导体和金属屏蔽层向两端传播，将高频电流传感器安装于电缆本体和电缆附件的接地线上，可检测局部放电时产生的高频电流信号，实现电缆局放状态的实时监测。高频电流法是电缆局放带电检测最为常用的方法之一。
4、高频电流法利用高频电流传感器(hfct)检测局部放电的脉冲电流信号。当前商用的高频电流传感器，由在环状磁芯材料上缠绕多匝导电线圈制成，安装在电缆接地线上。当脉冲电流通过传感器磁芯中心时，引起的交变电磁场会在线圈上产生感应电压。通过分析感应电压信号特征，获取电缆内局部放电的诊断信息。此类高频电流传感器的灵敏度和频带
5、采用faraday磁光效应原理可实现对电流的精确测量，其传感器端为光纤型式，无需供电，具有体积小、重量轻、安装方式灵活，测量频带宽，抗电磁干扰能力强，能较好地适应管廊内部安装运行的需求。目前商用的faraday磁光效应原理传感器均采用有源光学相位调制技术，需要复杂的高频调制解调电路，其解调算法也需采用较复杂的相关解调算法或者闭环解调算法，因而成本相当高，其可靠性也因相位调制器的影响而降低，因其高成本，目前尚无在电缆局放监测方面的应用。目前采用有源光学相位调制技术的faraday磁光效应原理传感器的工作频率通常在数百khz左右，而电流局放信号为高频脉冲电流，通常频率为500k～3mhz，有源调制的调制及解调的实现难度均很大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的，在于提供一种基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，成本较低，采用无源调制技术，实现对各相高压电缆局放高频脉冲电流的监测和告警。
2、为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
3、一种基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，包括采集单元和第一至第四路电流传感单元；
4、所述采集单元包括光源、耦合器、起偏器、分束器、偏振分光器、1*4偏振光开关、第一光电探测器、第二光电探测器和采集控制电路，光源受激发光，耦合器的左侧第一端连接所述光源，耦合器的左侧第二端连接第一光电探测器，耦合器的右侧第一端与起偏器的左端连接，起偏器的右端与分束器的左侧第一端连接，分束器的左侧第二端与第二探测器连接，分束器的右端与偏振分光器的左端连接，偏振分光器的右端连接1*4偏振光开关的左端，1*4偏振光开关的右侧第一端连接第一路电流传感单元，1*4偏振光开关的右侧第二端连接第二路电流传感单元，1*4偏振光开关的右侧第三端连接第三路电流传感单元，1*4偏振光开关的右侧第四端连接第四路电流传感单元；所述采集控制电路分别连接光源、1*4偏振光开关、第一光电探测器和第二光电探测器，驱动所述光源发光，控制所述1*4偏振光开关工作状态，对第一光电探测器和第二光电探测器传送的二路干涉光信号进行采集和处理；
5、第一路电流传感单元用于测量a相电缆接地线上的高频局放电流，第二路电流传感单元用于测量b相电缆接地线上的高频局放电流，第三路电流传感单元用于测量c相电缆接地线上的高频局放电流，第四路电流传感单元用于测量任一相高压电缆上的运行电流，作为工频同步信号。
6、采用上述方案后，本专利技术针对磁芯式高频电流传感器精度较低、易受干扰、全光纤电流传感器成本较高和相位调制器稳定性等问题，提出一种成本低、可靠性高的基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置解决方案。采用分束器、1*4偏振分光器以及带有法拉第旋转反射镜的电流传感单元构成了互易结构的光学传感器，光路系统中两束正交偏振光通过的路径基本一样，光路系统具有良好的互易性和很强的抗干扰能力，振动、应力和温度等环境因素对光学传感器的影响基本可以消除。通过法拉第旋转反射镜引入无源的相位偏置使光学传感器工作在响应灵敏度较高的点上，避免使用价格昂贵且可靠性不高的linbo3相位调制器或者温度稳定性差的pzt相位调制器，且无需采用与相位调制器配合工作的保偏光纤延时线，以及复杂的调制解调电路和算法，系统结构和实现方式更简单，所述局放电流监测装置成本可大幅降低、可靠性更高。采用1*4偏振分光器实现对各相局放电流及工频同步电流的分时测量，以一台监测装置同时监测三相局放电流及工频同步电流信号，满足局放电流监测要求的同时，大幅降低了整台装置的成本。
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1.一种基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：包括采集单元和第一至第四路电流传感单元；
2.如权利要求1所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述第一至第四路电流传感单元的结构相同，均包括：
3.如权利要求2所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述传感光纤以所属电流传感单元对应的被测导体为圆心呈闭合环状布置。
4.如权利要求2所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述1*4偏振光开关以预设时序依次在右侧第一端至第四端间进行切换，从而分别连接第一至第四路电流传感单元，以轮询方式分时测量三相电缆局放电流及工频同步电流，切换时序为：
5.如权利要求4所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述第一光电探测器和第二光电探测器分别接收到来自耦合器和分束器的干涉信号，所述干涉信号分别为：
6.如权利要求1所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在
7.如权利要求6所述的基于Faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述1*4偏振光开关以预设时序依次在右侧第一端至第四端间进行切换，从而分别连接第一至第四路电流传感单元，以轮询方式分时测量三相电缆局放电流及工频同步电流，切换时序为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：包括采集单元和第一至第四路电流传感单元；
2.如权利要求1所述的基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述第一至第四路电流传感单元的结构相同，均包括：
3.如权利要求2所述的基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述传感光纤以所属电流传感单元对应的被测导体为圆心呈闭合环状布置。
4.如权利要求2所述的基于faraday磁光效应的高压电缆局放电流监测装置，其特征在于：所述1*4偏振光开关以预设时序依次在右侧第一端至第四端间进行切换，从而分别连接第一至第四路电流传感单元，以轮询方式分时测量三...
【专利技术属性】
技术研发人员：王耀，林阳，李续照，潘仁秋，阎嫦玲，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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