一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统技术方案

本发明专利技术提供一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统，包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤环形器、光纤起偏器、相位调制器、光纤延迟环、电流互感器传感环，以及与光纤环形器的D3端相连接的第一光电探测器；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤温度传感器，以及与光纤耦合器的C端连接的光梳状滤波器。本发明专利技术的有益效果：新增温度传感光路，集测量电流和温度功能一体，既可以对电流互感器传感环进行温度补偿，作为继电保护的判断依据，又可以通过光纤温度传感器与电流互感器传感环共同参与继电保护，提高继电保护判断的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感
，具体涉及一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统。
技术介绍
随着智能电网战略的推进，全光纤电流互感器逐渐发展起来。目前全光纤电流互感器是一个很大的热点，但现在的全光纤电流互感器光路对温度比较敏感，很容易受到外界温度的影响，从而导致测量电流存在偏差，这对全光纤电流互感器来说可能产生继电保护的误操作。在全光纤电流互感器传感环内增加一个温度传感器，对其进行温度检测是解决问题的一种方法，第一，对于温度循环重复性比较好的传感环可以实时进行温度补偿，提高全光电电流互感器的测量精度；第二，对于温度循环重复性较差的传感环可以采用同时检测导线电流和导线发热后的温度两个变量共同判断是否进行继电保护，可以提高判断的准确性。但是电信号温度传感器和无线温度传感器易受电磁干扰，不适宜用于高压电场合。现有的光纤光栅温度传感系统，价格昂贵，且系统比较复杂，不利于与全光纤电流互感器集成。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述问题，提供了一种结构简单，集测量电流和温度功能一体的具有测温功能的全光纤电流互感器系统。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是: 一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统，包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤环形器、光纤起偏器、相位调制器、光纤延迟环、电流互感器传感环，以及与光纤环形器的D3端相连接的第一光电探测器，其中，激光器光源经过光纤耦合器分支后，光纤耦合器的A端连接光纤环形器的Dl端，光纤环形器的D2端与光纤起偏器连接，光纤起偏器的另一端与相位调制器的输入端相连，相位调制器的输出端连接在光纤延迟环上，光纤延迟环连接到电流互感器传感环上；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤温度传感器，以及与光纤耦合器的C端连接的光梳状滤波器，所述光纤耦合器的B端连接光纤温度传感器，所述光梳状滤波器的输出端与第二光电探测器连接；所述激光器、光纤耦合器为上述两部分传感光路所共用，激光器同时给电流传感光路和温度传感光路提供光信号。所述激光器为超辐射半导体激光器或放大自辐射激光器，宽带光源中心波长为1310nm 或 1550nm 附近。所述光纤起偏器、相位调制器以及电流传感光路的第一光电探测器均采用分离器件，其中，相位调制器为直波导相位调制器，第一光电探测器为带有前端放大功能的光电二极管。所述电流互感器传感环为反射式的电流互感器传感环，传感环上设有反射镜。所述光纤温度传感器为高精度光纤光栅温度传感器，光纤温度传感器安装于电流互感器传感环中靠近易受温度影响的玻片、反射镜的附近。所述光梳状滤波器是透射型的光梳状滤波器，每个透射波长对应的透射光强不同，且光梳状滤波器的透射波长与透射光强呈线性关系，即A=k*It+b，其中，λ为光梳状滤波器的透射波长，k为常量的线性斜率，It为透射光强，b为常量的截距。由透射波长与透射光强呈线性关系的关系式可知，光纤温度传感器反射回来的光信号经过这种光梳状滤波器滤波后的信号产生不同的透射光强，通过检测透射光强It，可以确定透射波长λ，从而解调出对应的温度值。这种方法对比现有的光纤光栅解调系统非常经济，而且解调方法非常简单，只需要一个光梳状滤波器和第二光电探测器即可解调光纤光栅温度传感信号。 本专利技术的工作原理:分别通过电流传感光路和温度传感光路解调出电流信号和温度信号。对整个系统进行温度循环试验，记录全温范围内对应的实际电流值I $、实际温度值!^、测量电流值ΙΜ。观察电流互感器传感环温度循环的重复性: 1)如果重复性好，则实施光纤温度传感器的第一个作用一温度补偿，光纤温度传感器进行温度补偿测量电流值的方法:记录全温范围内的实际电流值I $、实际温度值、测量电流值I.到主芯片中作为查找列表，当对电流进行测量时，获得测量电流值I.和测量温度值 ，通过查表找出最相近的测量范围，在测量范围值内利用定标的方式，采用相应的贝塞尔插值、牛顿插值、拉格朗日插值等算法拟合出温度、测量值和实际值的关系，即1 =f(I ，T);然后将电流测量值I 、温度测量值!^插入，获得比较接近实际电流值1$的测量值，从而对电流互感器传感环进行温度补偿，矫正后的电流值传输给上游设备，作为继电保护的判断依据； 2)如果重复性较差，则实施光纤温度传感器的第二个作用——共同参与继电保护，光纤温度传感器与电流互感器传感环共同参与继电保护的判断的方法:通过电流互感器传感环测量电流值，同时通过光纤温度传感器测量温度值，将电流值和温度值同时传输给上游系统，通过同时判断测量电流值和温度值变化的量进行继电保护动作。如电流值发生很大变化时，导线温度应当也迅速上升，如果同时检测到两个量变化比较大即可进行继电保护动作，这种方法可以解决测量电流不准确产生的继电保护误操作问题，提高继电保护判断的准确性。本专利技术的有益效果:新增温度传感光路，集测量电流和温度功能一体，既可以对电流互感器传感环进行温度补偿，矫正后的电流值传输给上游设备，作为继电保护的判断依据，又可以通过光纤温度传感器与电流互感器传感环共同参与继电保护，解决测量电流不准确产生的继电保护误操作问题，提高继电保护判断的准确性。附图说明图1是本专利技术激光器光源复用的结构示意图。图2是本专利技术电流传感光路部分的结构示意图。图3是本专利技术温度传感光路部分的结构示意图。图4是本专利技术光梳状滤波器透射波长与透射光强线性关系的示意图。图5是本专利技术整体系统示意图。图中:1-激光器，2-耦合器，3-光纤环形器，4-起偏器，5-相位调制器，6_光纤延迟环，7-电流互感器传感环，8-第一光电探测器，9-光纤温度传感器，10-光梳状滤波器，11-第二光电探测器。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术的技术方案做进一步的说明。参照图f图5所示，本专利技术所述的具有测温功能的全光纤电流互感器系统，包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器1、光纤耦合器2、光纤环形器3、光纤起偏器4、相位调制器5、光纤延迟环6、电流互感器传感环7，以及与光纤环形器3的D3端相连接的第一光电探测器8，其中，激光器I光源经过光纤耦合器2分支后，光纤耦合器2的A端连接光纤环形器3的Dl端，光纤环形器3的D2端与光纤起偏器4连接，光纤起偏器4的另一端与相位调制器5的输入端相连，相位调制器5的输出端连接在光纤延迟环6上，光纤延迟环6连接到电流互感器传感环7上；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器1、光纤耦合器2、光纤温度传感器9，以及与光纤耦合器2的C端连接的光梳状滤波器10，所述光纤耦合器2的B端连接光纤温度传感器9，所述光梳状滤波器10的输出端与第二光电探测器11连接；所述激光器1、光纤耦合器2为上述两部分传感光路所共用，激光器I同时给电流传感光路和温度传感光路提供光信号，光纤耦合器2用于将激光器I的光信号分支为A、B两路光束。参见图1所示，所述激光器I为超辐射半导体激光器(SLED)或放大自辐射激光器(ASE),宽带光源中心波长为1310nm或1550nm附近。激光器I光源发出的光经光纤I禹合器2分为A、B两束，分别经过不同的电流传感光路和温度传感光路进入电流互感器传感环7和光纤温度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统，其特征在于：包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤环形器、光纤起偏器、相位调制器、光纤延迟环、电流互感器传感环，以及与光纤环形器的D3端相连接的第一光电探测器，其中，激光器光源经过光纤耦合器分支后，光纤耦合器的A端连接光纤环形器的D1端，光纤环形器的D2端与光纤起偏器连接，光纤起偏器的另一端与相位调制器的输入端相连，相位调制器的输出端连接在光纤延迟环上，光纤延迟环连接到电流互感器传感环上；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤温度传感器，以及与光纤耦合器的C端连接的光梳状滤波器，所述光纤耦合器的B端连接光纤温度传感器，所述光梳状滤波器的输出端与第二光电探测器连接；所述激光器、光纤耦合器为上述两部分传感光路所共用，激光器同时给电流传感光路和温度传感光路提供光信号。

【技术特征摘要】
1.一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统，其特征在于:包括电流传感光路和温度传感光路两个部分，所述电流传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤环形器、光纤起偏器、相位调制器、光纤延迟环、电流互感器传感环，以及与光纤环形器的D3端相连接的第一光电探测器，其中，激光器光源经过光纤耦合器分支后，光纤耦合器的A端连接光纤环形器的Dl端，光纤环形器的D2端与光纤起偏器连接，光纤起偏器的另一端与相位调制器的输入端相连，相位调制器的输出端连接在光纤延迟环上，光纤延迟环连接到电流互感器传感环上；所述温度传感光路包括顺序连接的激光器、光纤耦合器、光纤温度传感器，以及与光纤耦合器的C端连接的光梳状滤波器，所述光纤耦合器的B端连接光纤温度传感器，所述光梳状滤波器的输出端与第二光电探测器连接；所述激光器、光纤耦合器为上述两部分传感光路所共用，激光器同时给电流传感光路和温度传感光路提供光信号。2.如权利要求1所述的具有测温功能的全光纤电流互感器系统，其特征在于:所述激光器为超福射半导体激光器或放大自福射激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓光，茅昕，张睿，彭定敏，郭江涛，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42