基于光纤大电流光电传感器原理及设计

作者:   发布时间:2014/6/20 11:17:28   浏览次数:2169

基于光纤大电流光电传感器原理及设计

随着电力工业的迅速发展，电力传输系统容量不断增加，运行电压等级越来越高，不得不面对棘手的强大电流的测量问题。一次仪表和二次仪表之间的电绝缘和信息传递的可靠性要求可能使传统的测量手段无用武之地。而在高电压、大电流和强功率的电力系统中，测量电流的常规技术所采用的以电磁感应原理为基础的电流光电传感器(简称为CT)，暴露出一系列严重的缺点：由爆炸引起的灾难性事故的潜在危险；大故障电流导致铁芯磁饱和；铁芯共振效应；滞后效应；输出端开路导致高压；体积大、重量大、价格昂贵；精度无法做得很高；易受电磁干扰影响。传统CT已难以满足新一代电力系统在线检测、高精度故障诊断、电力数字网等发展的需要将光纤传感技术引入到电流检测中的光纤电流光电传感器(简称OCS)成为解决上述难题的最好方法。

　　自从1973年，Hcqyu首先提出光学电流传感的想法以来，光纤传感技术已发展了20多年。与普通电磁互感器相比，在高强电流测量应用中光纤电流光电传感器具有以下优点：光纤电流光电传感器没有磁饱和现象，也不像通常的电磁互感器的动态工作范围受磁饱和效应的限制；光纤电流光电传感器抵抗高电磁干扰，对环境的要求低；光纤电流光电传感器可以在较宽的频带内，产生高线性度响应；光纤电流光电传感器体积比较小，安装使用比较方便等。

　　总之，光纤电流光电传感器具有许多优点，尤其是它的绝缘性能好，体积小，成本低，并且频带宽，响应时间短，可同时用于测量直流、交流及脉冲大电流，因此可望成为高压下测量大电流的理想光电传感器。

基于光纤大电流光电传感器原理及设计
　　1 光电传感器原理及光路设计

　　光纤电流光电传感器利用磁光材料的法拉第效应，在光学各向同性的透明介质中，外加磁场H可以使在介质中沿磁场方向传播的平面偏振光的偏振面发生旋转，偏转角度通过检偏器可确定。其原理如图1所示，B为两偏振器夹角，θ为平面光通过磁光晶体后发生的偏转角。

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