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一、背景介绍

  随着电力工业不断向高电压、大容量的方向发展,传统的基于电磁感应原理的电磁式电流互感器暴露出越来越多的问题,例如,其自身测量机制决定了互感器在高压及超高压下存在绝缘困难,易发生爆炸,测量范围和精度受限以及系统故障状态下易饱和等。近些年光电子和光纤通讯的迅猛发展,推动了新型光纤电流互感器(Fiber Optic Current Transducer, FOCT)的研究和应用。

  FOCT是以法拉第磁光效应为基础的,通过测量光波在通过磁光材料时偏振面由于电流产生磁场的作用而发生旋转的角度来确定电流的大小。与传统的电磁式电流互感器相比,FOCT具有很多优点,包括尺寸小、绝缘结构简单、无安全隐患、无磁饱和现象、测量带宽和精度高以及抗电磁干扰等,可以适应输电网络工作电压日益提高的要求,也满足对高精度、高范围及安全可靠的需求。

二、工作原理

  FOCT的工作原理如下图所示,从宽带光源中发出的光经起偏器后得到线偏振光,线偏振光以45度注入保偏光纤中分别沿快轴或慢轴向前传播。两正交模式经过1/4波片后,分别变成左旋和右旋度圆偏振光进入传感光纤环,受到导体中电流产生的磁场作用,左右旋圆偏振光以不同速度传播,引起光波相位的变化。光在传感器端端镜面反射后,两束圆偏振光端偏振模式互换,通过传感光纤再次受到磁场作用从而使受到的作用效果加倍。两束圆偏振光经过波片后恢复为线偏振光,并在偏振器处发生干涉,测量干涉光强检测出相位差,从而得到被测电流的大小。

所需器件:
SLD(SuperLuminescent Diode):超辐射发光二极管光源
PIN:光电探测器
Coupler:光纤耦合器
Polarizer:起偏器
Modulator:相位调制器
PM Fiber:保偏光纤
QWP(Quarter Wave Plater):1/4波片
Mirror:反射镜
Sensing Fiber Loop:传感光纤环,普通通信光纤
Conductor:载流导体。

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