專利名稱：光學(xué)電流傳感系統(tǒng)及電流測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)電流傳感技術(shù)，特別是一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)及電流測量方法。
背景技術(shù)：
電流傳感器或互感器是冶金、化工、電力、電網(wǎng)等領(lǐng)域中用于檢測電流的重要設(shè)備。在智能電網(wǎng)中，需要布置大量的電流檢測點作為智能電網(wǎng)的眼睛。因此，傳感器的性能、成本、安裝便捷等多方面因素與智能電網(wǎng)建設(shè)、運行密切相關(guān)。目前，已經(jīng)報道了大量基于羅氏線圈方案電子式電流互感器和法拉第效應(yīng)的光纖電流互感器。羅氏線圈方案的電子式電流互感器的采集模塊必須放置在高壓側(cè)或鄰近位置，這就容易受到外場的電磁干擾，從而導(dǎo)致互感器失靈。此外，這種電流互感器在安裝時，通常 需要將導(dǎo)體斷開?；诜ɡ谛?yīng)的全光纖電流互感器主要利用安培環(huán)路定律和法拉第磁光效應(yīng)來測量導(dǎo)體的電流。該方案性能優(yōu)異，可以徹底解決羅氏線圈存在的致命問題。但是其技術(shù)復(fù)雜，成本較高，適合高壓以及特高壓應(yīng)用。此外，該產(chǎn)品被預(yù)先封裝在封閉的環(huán)狀金屬結(jié)構(gòu)體內(nèi)，安裝時必須斷開被測導(dǎo)體，應(yīng)用不夠靈活，在中低壓領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。然而，智能電網(wǎng)建設(shè)和老式變電站改造過程中，電流導(dǎo)線是不能輕易斷開的?？梢钥闯觯F(xiàn)有的羅氏線圈方案或基于法拉第磁光效應(yīng)的全光纖電流互感器，由于不能夠在現(xiàn)場進行便捷式安裝，且成本較高，在中低壓電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠進行無需斷開導(dǎo)體的便捷式安裝且成本低廉的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，以及相應(yīng)的對流經(jīng)導(dǎo)體的電流進行測量的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，用于對流經(jīng)導(dǎo)體的電流進行測量，該系統(tǒng)包括傳感單元、雙向收發(fā)單元和數(shù)據(jù)處理單元。傳感單元安裝在被測導(dǎo)體上，包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器。雙向收發(fā)單元包括光源和分路單元。分路單元用于將光源發(fā)出的光分成第一路光和第二路光。第一路光從傳感單元的第一準直器入射，第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號；第二路光從傳感單元的第二準直器入射，第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)處理單元用于對第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，雙向收發(fā)單元還包括用于將光源發(fā)出的光束均勻化的消偏器。在一個實施例中，分路單兀可以包括第一分束器、第二分束器、第三分束器、第一探測器和第二探測器，其中第一分束器將光源發(fā)出并經(jīng)過消偏器的光分成第一路光和第二路光，其中第一路光經(jīng)由第二分束器入射到傳感單元的第一準直器，從第二準直器出射，并將攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號經(jīng)由第三分束器輸入到第一探測器；第二路光經(jīng)由第三分束器入射到傳感單元的第二準直器，從第一準直器出射，并將攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號經(jīng)由第二分束器輸入第二探測器。 在一個實施例中，數(shù)據(jù)處理單元可以包括兩個第一 AD采集器，分別從攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號中采集到數(shù)據(jù)信號；兩個第二 AD采集器，分別從攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號中采集到數(shù)據(jù)信號；以及計算單元，從每個AD采集器采集到的數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，計算單元可以進一步將從兩個第一 AD采集器采集到數(shù)據(jù)信號中之一計算得到的表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù) 據(jù)與從兩個第二 AD采集器采集到的數(shù)據(jù)信號中之一計算得到的表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)相減，以消除測量結(jié)果中磁光材料的殘余雙折射引起的誤差。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用傳感單元對流經(jīng)導(dǎo)體的電流進行測量的方法。該傳感單元安裝在導(dǎo)體上，并且包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器。該方法包括將光源發(fā)出的光分為第一路光和第二路光；將所述第一路光沿第一方向流經(jīng)所述傳感單元，以得到攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號；將所述第二路光沿與所述第一方向相反的第二方向流經(jīng)所述傳感單元，以得到攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號；基于所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號進行計算，以得到表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，基于所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號進行計算可以包括從第一數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到第一表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)；從第二數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到第二表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，還可以進一步將所述第一表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)與所述第二表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)相減，以消除測量結(jié)果中磁光材料的殘余雙折射引起的誤差。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括安裝在被測導(dǎo)體上的多個傳感單元，每個傳感單元包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器；針對每個傳感單元設(shè)置的雙向收發(fā)單元，每個雙向收發(fā)單元包括光源；和分路單元，用于將所述光源發(fā)出的光分成第一路光和第二路光，第一路光從傳感單元的第一準直器入射，從傳感單元的第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號，第二路光從傳感單元的第二準直器入射，從傳感單元的第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號；以及針對每個傳感單元設(shè)置的數(shù)據(jù)處理單元，用于對第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，上述多個傳感單元各自封裝在非金屬殼體中，并通過卡具環(huán)繞導(dǎo)體均勻固定。根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)成本低廉，且可以在無需斷開導(dǎo)體的情況下在現(xiàn)場便捷地安裝。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感單元及其封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是信號處理部分的邏輯連接示意圖。圖4A和圖4B分別示出單個傳感單元安裝的正視圖和立體圖。圖5A和圖5B分別示出三個傳感單元安裝的正視圖和立體圖。圖6A和圖6B分別示出四個傳感單元安裝的正視圖和立體圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。 本發(fā)明實施例提供一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，用于對兩路對稱的光信號進行解算，從而獲得通過導(dǎo)體的電流大小，并且輸出完全獨立的兩組測量數(shù)據(jù)，供后端系統(tǒng)或裝置使用。現(xiàn)在參照圖I和圖2對根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)進行具體描述。其中，圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感單元及其封裝結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖I和圖2，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)包括傳感單元、雙向收發(fā)單元和數(shù)據(jù)處理單元。傳感單兀包括第一準直器41、第一偏振器51、磁光晶體6、第二偏振器52、第二準直器42。這些部件按照所描述的順序光學(xué)準直地排布。磁光晶體6可以為TTG晶體、TB晶體等石英慘雜材料制成的具有磁光效應(yīng)的晶體。第一偏振器51和第二偏振器52分別放置在磁光晶體6的兩側(cè)，并且偏振方向優(yōu)選成45度角，以保證光功率隨偏轉(zhuǎn)角度變化的靈敏度最大，且線性度最佳。第一準直器41和第二準直器42分別放置在第一偏振器51的與磁光晶體相對的一側(cè)和第二偏振器52的與磁光晶體相對的一側(cè)。傳感單元的光路上的各個部件可以通過粘接的方式或者空間準直的方式構(gòu)成，以保證各個部件的光軸在同一直線上，從而提高光路的通光效率和穩(wěn)定性。例如，第一準直器41可以與第一偏振器51耦合或粘接，第二準直器42可以與第二偏振器器52耦合或粘接。傳感單元的光路可以放置在非金屬底座或者支架上，以使得各個光學(xué)部件固定。傳感單元的光路可以封閉在一個帶有卡具的非金屬外殼內(nèi)，用以方便靈活地安裝在被測導(dǎo)體上。傳感單元緊貼安裝在被測導(dǎo)體上，用于感應(yīng)導(dǎo)體流過電流所產(chǎn)生磁場的大小與方向，從而使出射的光攜帶電流信息。傳感單元的外殼與被測導(dǎo)體接觸的面可以呈凹狀，以更加緊湊地抱緊被測導(dǎo)體，使得測量精度更高。傳感單元的外殼材料優(yōu)選硬度高、可塑性好的非金屬材料，用于解決絕緣和環(huán)流的問題。雙向收發(fā)單元包括光源和分路單元。光源I用于產(chǎn)生光束,該光束具有一定的譜寬,優(yōu)選為30nm以上，以便抑制由于光路中存在的反射而形成殘余干涉信號的干擾。舉例來說，該光源可以是發(fā)光二極管(LED)或超輻射發(fā)光二極管(SLD)。分路單兀用于將光源發(fā)出的光分成第一路光和第二路光，第一路光從傳感單兀的第一準直器入射，從傳感單元的第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號，第二路光從傳感單元的第二準直器入射，從傳感單元的第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號。分路單元包括第一分束器31、第二分束器32、第三分束器33、第一光電探測器71、第二光電探測器72。第一分束器31可以為2X2分束器,并且具有輸入端、第一輸出端、第二輸出端和空端，用于將從輸入端入射的光束分成兩束。第二分束器32和第三分束器33可以為2X2分束器，并且均具有輸入端、輸出端、返回端和孔端，用于將從輸入端入射的光束從輸出端輸出到傳感單元的第一準直器41或第二準直器42，同時，返回的光信號從輸出端反向入射后從返回端輸出，并進入光電探測器71或72。第一、第二、第三分束器的空端可以例如通過浸入匹配液等措施進行消除反射處理。這里的分束器也可稱為耦合器。
第一光電探測器71和第二光電探測器72可以配合放大電路，將攜帶交直流的光強信號轉(zhuǎn)化為兩個電壓信號Vl和V2 (即第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號)，分別輸送給數(shù)據(jù)處理單元。雙向收發(fā)單元優(yōu)選可以包括消偏器2。消偏器用于將光源發(fā)出的光束的偏振隨機化，也就是說，從消偏器出射的寬帶光束在各個方向上的能量均勻，以保證光束在傳輸過程中具有足夠小的偏振相關(guān)損耗，并保證光束在光纜中傳輸時由應(yīng)力等外界干擾引起的功率漲落最小。舉例來說，消偏器2可以為Loyt光纖消偏器。雙向收發(fā)單元與傳感單元之間可以通過光纜連接。具體來說，雙向收發(fā)單元的第二分束器32的輸出端與傳感單元的第一準直器通過光纜連接，雙向收發(fā)單元的第三分束器32的輸出端與傳感單元的第二準直器通過光纜連接。這里的光纜可以為普通單模光纖。數(shù)據(jù)處理單元用于對第一數(shù)據(jù)信號Vl和第二數(shù)據(jù)信號V2進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元包括四個AD采集器81、82、83、84以及計算單元9。舉例來說，計算單元可以為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者數(shù)字信號處理器(DSP)等。下面結(jié)合附圖I和2對利用貼近被測導(dǎo)體布置的傳感單元測量導(dǎo)體的電流的具體過程進行詳細描述。光源I發(fā)出的光進入消偏器2,獲得各個方向能量均勻的光束。由消偏器出射的光束進入第一分束器31的輸入端，第一分束器31將光分成兩束，例如均等的兩束。下面將分別描述這兩束光的行進路徑。從第一分束器31的第一輸出端出射的光進入第二分束器32的輸入端。從第二分束器32的輸出端出射的光通過光纜進入傳感單元的第一準直器41。經(jīng)過第一準直器41準直的光經(jīng)由第一偏振器51轉(zhuǎn)換為線偏振光,并進入磁光晶體6。在電流產(chǎn)生的磁場作用下，磁光晶體6內(nèi)傳輸?shù)木€偏振光會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度e工=VLB = K1I,其中，V是維爾德常數(shù)，L是磁光晶體的長度，L可以選取與導(dǎo)體直徑相當?shù)拈L度，B是磁場強度，K為比例因子。因此，從磁光晶體6出射的偏振光攜帶了電流信息，并進入第二光學(xué)偏振器52。由于第二偏振器52與第一偏振器51的偏振方向成45度角，因此光功率傳遞函數(shù)為P =
P0 *sin(45° + 9 i) o由于9 i很小，因此光功率傳遞函數(shù)可以寫成P = A 4(1 + 0 )利
02 1
用第二偏振器52將電流或磁場引起的偏振角度信息轉(zhuǎn)換為光功率變化信息。從第二偏振器52出射的光束經(jīng)過第二準直器42后進入第二分束器33的輸出端，并在第二分束器33的返回端輸出，進入第一光電探測器71。第一光電探測器71與放大電路(未不出)配合,將攜帶交直流信息的光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號VI。這里，光強信號與電壓信號具有線性對應(yīng)關(guān)系。從第一分束器31的第二輸出端出射的光進入第三分束器33的輸入端,從第三分束器33的輸出端出射的光通過連接光纜進入傳感單元6的第二準直器42。經(jīng)過第二準直器準直的光通過第二偏振器52轉(zhuǎn)換為線偏振光,并進入磁光晶體6。在電流產(chǎn)生的磁場作用下，磁光晶體6內(nèi)傳輸?shù)木€偏振光會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度02 = VLB =-K2I,這里，02與0 符號相反。從磁光晶體6出射的偏振光攜帶了電流信息，并進入第一光學(xué)偏振器51。在第一光學(xué)偏振器51與第二光學(xué)偏振器52的偏振方向相差45°的情況下,其傳遞函數(shù)為
P=P0. sin (45° +02)，由于e2很小，因此傳遞函數(shù)可以寫成尸=A .￥(1 +色)。利用第
一偏振器51將電流或磁場引起的偏振角度信息轉(zhuǎn)換為光功率變化信息。從第 一偏振器51出射的光束經(jīng)過第一準直器41后進入第二分束器32的輸出端，并在第二分束器32的返回端輸出，進入第二光電探測器72。第二光電探測器72與放大電路配合，將第二光電探測器72探測到的攜帶了交直流信息的光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號V2?？梢?，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)提供了兩路不相關(guān)的數(shù)據(jù)，可供后端設(shè)備使用，比如保護雙重化設(shè)計等應(yīng)用。以下參考附圖3具體描述根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)處理。圖3是信號處理部分的邏輯連接示意圖。數(shù)據(jù)處理單元通過AD采集器ADll和AD12從電壓信號Vl采集數(shù)據(jù)，通過AD采集器AD21和AD22從電壓信號V2采集數(shù)據(jù)。每個AD采集器采集到的數(shù)據(jù)均含有直流和交流分量。直流分量與傳輸功率、光路和電路增益有關(guān)。交流分量除受法拉第偏轉(zhuǎn)角度的影響外，還與傳輸功率、光路和電路增益有關(guān)。傳輸功率、光路和電路增益的漂移是無法避免的。為了消除這種漂移引入的測量誤差，根據(jù)本發(fā)明的一個示例，計算單元從每個采集器中提取出直流分量和交流分量，從而得到AClU DClI, AC12、DC12，AC21、DC21，AC22、DC22。通過數(shù)字算法獲得法拉第偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)的數(shù)據(jù)S1=Dii=AciizDcii,其中s i是法拉第旋轉(zhuǎn)角對應(yīng)的數(shù)字量，acii是計算單元提取出的交流分量，DCll是計算單元提取出的直流分量。同理，可以獲得S/=D12=AC12/DC12、82=D21=AC21/DC21、82’ =D22=AC22/DC22。 對于磁光材料而言，傳輸?shù)钠窆獾男D(zhuǎn)角度由磁場改變，此外也可以受到磁光材料殘余雙折射的改變，但后者是緩慢的。獲得的法拉第偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)的數(shù)據(jù)與實際由磁光晶體引起的偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為3工=(9 !+ e ) , S2= 02+e,其中，e是磁光材料殘余雙折射誤差。由于92與9工符號相反，因此，將二者相減可以得到S = S1-S2= O1-O2=(KJK2) * I0也就是說，磁光材料殘余雙折射引起的誤差可以通過將這兩個數(shù)據(jù)相減而得以消除。同樣地，可以得到S ' = (K ' !+K2 M-K根據(jù)本發(fā)明實施例的信號處理系統(tǒng)和算法既能夠獲得穩(wěn)定準確的測量信號，又符合智能變電站設(shè)計所要求的雙重化、雙數(shù)據(jù)輸出的準則。在上述實施例中，使用了一個傳感單元，該傳感單元通過卡具被緊貼固定到被測導(dǎo)體，如圖4A和圖4B所示。在其它實施例中，可以在被測導(dǎo)體周圍等分固定多個傳感單元，用以消除臨近電流或者磁場的干擾，從而可以達到更高的測量準確度。例如，可以在被測導(dǎo)體周圍等分固定三個傳感單元，如圖5A和圖5B所示。再例如，可以在被測導(dǎo)體周圍等分固定四個傳感單元，如圖6A和圖6B所示。假設(shè)在被測導(dǎo)體周圍對稱緊貼安裝n個傳感單元，針對每個傳感單元都有一套以上結(jié)合圖I所描述的電流傳感系統(tǒng)獲得的一個電流值，可以對各個傳感單元獲得的數(shù)據(jù)進
行加權(quán)平均計算，即, = jl>(l) + 7(2) + — + /(")，從而有效地降低臨近磁場和電流的干擾，
獲得更加準確的測量結(jié)果。這里的n優(yōu)選為f 4個。如果n過大則不利于安裝，且成本會急劇增加。根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用了具有磁光晶體的傳感單元，傳感單元緊貼固定到被測導(dǎo)體上，通過兩根光纜與雙向收發(fā)單元連接。雙向收發(fā)單元以及數(shù)據(jù)處理單元可以放置 在距離導(dǎo)體較遠的地方。通過檢測返回的光信號并完成計算可以獲取準確的電流值。因此這種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)測量準確、成本低廉，且可以在無需斷開導(dǎo)體的情況下在現(xiàn)場便捷地安裝，可以適用于例如中低壓電網(wǎng)領(lǐng)域，比如電網(wǎng)系統(tǒng)的開關(guān)柜、中低壓母線等引用領(lǐng)域。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，用于對流經(jīng)導(dǎo)體的電流進行測量，該系統(tǒng)包括 傳感單元，安裝在導(dǎo)體上，包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器； 雙向收發(fā)單元，包括 光源；和 分路單元，用于將所述光源發(fā)出的光分成第一路光和第二路光，所述第一路光從所述傳感單元的第一準直器入射，從所述傳感單元的第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號，所述第二路光從所述傳感單元的第二準直器入射，從所述傳感單元的第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號；以及 數(shù)據(jù)處理單元，用于對第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，其中所述雙向收發(fā)單元還包括用于將所述光源發(fā)出的光束均勻化的消偏器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，其中所述分路單元包括第一分束器、第二分束器、第三分束器、第一探測器和第二探測器， 其中所述第一分束器將所述光源發(fā)出并經(jīng)過所述消偏器的光分成所述第一路光和所述第二路光，其中所述第一路光經(jīng)由所述第二分束器入射到所述傳感單元的第一準直器，從所述第二準直器出射，并將攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號經(jīng)由所述第三分束器輸入到所述第一探測器；所述第二路光經(jīng)由所述第三分束器入射到所述傳感單元的第二準直器，從所述第一準直器出射，并將攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號經(jīng)由所述第二分束器輸入到所述第二探測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理單元包括 兩個第一 AD采集器，分別從攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號中采集到數(shù)據(jù)信號； 兩個第二 AD采集器，分別從攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號中采集到數(shù)據(jù)信號；以及計算單元，從每個AD采集器采集到的數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，其中所述計算單元進一步將從所述兩個第一 AD采集器采集到數(shù)據(jù)信號中之一計算得到的表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)與從所述兩個第二 AD采集器采集到的數(shù)據(jù)信號中之一計算得到的表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)相減，以消除測量結(jié)果中磁光材料的殘余雙折射引起的誤差。
6.一種利用傳感單元對流經(jīng)導(dǎo)體的電流進行測量的方法，所述傳感單元安裝在導(dǎo)體上，并且包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器，所述方法包括 將光源發(fā)出的光分為第一路光和第二路光； 將所述第一路光沿第一方向流經(jīng)所述傳感單元，以得到攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號; 將所述第二路光沿與所述第一方向相反的第二方向流經(jīng)所述傳感單元，以得到攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號；基于所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號進行計算，以得到表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中基于所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號進行計算包括 從所述第一數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到第一表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)； 從所述第二數(shù)據(jù)信號中提取出直流分量和交流分量，并將交流分量與直流分量相除，得到第二表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括 將所述第一表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)與所述第二表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)相減，以消除測量結(jié)果中磁光材料的殘余雙折射引起的誤差。
9.一種光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，包括 安裝在導(dǎo)體上的多個傳感單元，每個傳感單元包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器； 針對每個傳感單元設(shè)置的雙向收發(fā)單元,每個雙向收發(fā)單元包括 光源；和 分路單元，用于將所述光源發(fā)出的光分成第一路光和第二路光，所述第一路光從所述傳感單元的第一準直器入射，從所述傳感單元的第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號，所述第二路光從所述傳感單元的第二準直器入射，從所述傳感單元的第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號；以及 針對每個傳感單元設(shè)置的數(shù)據(jù)處理單元，用于對第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)電流傳感系統(tǒng)，其中所述多個傳感單元各自封裝在非金屬殼體中，并通過卡具環(huán)繞導(dǎo)體均勻固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了光學(xué)電流傳感系統(tǒng)和電流測量方法。該光學(xué)電流傳感系統(tǒng)包括傳感單元、雙向收發(fā)單元和數(shù)據(jù)處理單元。傳感單元安裝在被測導(dǎo)體上，包括順序排布且光學(xué)準直的第一準直器、第一偏振器、磁光晶體、第二偏振器、第二準直器。雙向收發(fā)單元包括光源和分路單元，分路單元用于將光源發(fā)出的光分成兩路，一路從第一準直器入射，從第二準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第一數(shù)據(jù)信號，另一路從第二準直器入射，從第一準直器出射，并獲得攜帶了電流信息的第二數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)處理單元用于對第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號進行處理，以獲得表征流經(jīng)導(dǎo)體的電流的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01R19/00GK102830258SQ201210305440
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者栗晉升, 張霄霆 申請人:易能(中國)電力科技有限公司