电子式互感器的关键技术及应用-黄建华.ppt

电子式互感器的关键技术及应用
国电南京自动化股份有限公司黄建华
目录
定义及分类
基本原理
关键技术
几点思考
结论
电子式电流互感器的定义及分类
根据IEC60044-8«Electronic current transformers»(2002)的定义:
光学电流互感器(光学玻璃、全光纤、光栅)
空芯电流互感器(传光型)
铁心线圈式低功率互感器(传光型)
电子式电压互感器的定义及分类
根据IEC60044-7«Electronic voltage transformers» (1999) 的定义:
光学电压互感器(传感型)
阻容分压型电压互感器(传光型)
光学电流互感器的基本原理
根据Faraday磁光效应,线偏振光在磁场的作用下,其偏振面会发生旋转。
B
Lopt
F
光学电流互感器的基本原理
光学玻璃型
全光纤型(FOCT)
偏振检测方法
干涉检测方法
双折射是指光纤中传输的两个模式的传播常数或相速随着模式偏振不同而不同的现象, 反映了由线性双折射在两个偏振本征模之间引入的相位延迟。(形状双折射、应力双折射)
无双折射
有双折射
光学电流互感器的基本原理
由于线性双折射的存在,将使得电流测量灵敏度减小,并且不稳定。
减小了电流测量灵敏度。这是因为双折射使线偏光的两个正交光振动分量之间产生一个位相差,结果输出光变成了椭圆偏振光。
对于不同的入射偏振面,传感器具有不同的测量灵敏度。灵敏度随偏振面方位的改变而周期性变。
测量灵敏度受外界温度的调制。
无双折射
有双折射
光学电流互感器的基本原理
在光纤电流传感器中,由于光纤内存在的线性双折射对于温度与振动等环境因素变化十分敏感,而双折射会造成偏振光偏振态输出的不稳定,影响测量的精确度,因此利用各种方法降低双折射是FOCT实用化过程中需要解决的关键问题。
采用保偏光纤是最主要的技术手段。
保偏光纤是利用光纤的双折射特性、对传输的偏振光的偏振态能够加以保持并传输的光纤。(螺旋(Spun)光纤、扭转光纤等)
光学电流互感器的基本原理
基于干涉检测方法的全光纤电流互感器(FOCT)
干涉型的FOCT并不是直接检测光的偏振面的旋转角度,而是通过受Faraday效应作用的两束偏振光的干涉并检测其相位差的变化来测量电流。
干涉型FOCT主要可以分为Sagnac环形结构(也称Loop结构)和反射结构(也称in-line结构)。
光学电流互感器的基本原理
基于Sagnac反射结构的FOCT
由光源发出的光经过保偏光纤耦合器后由光纤起偏器起偏变成线性偏振光,恰在保偏光纤的光轴上的光能保持这种偏振状态,然后经过一个45度融解进入第二段保偏光纤,因此在这段光纤两个光轴上的电场矢量的分量相等。这两个分量成为两个分别在两个光轴上互相垂直(X和Y轴)的线性偏振光,分别沿保偏光纤的x轴和y轴传输。
这两束光经过λ/4波片,分别转变成为左旋和右旋的圆偏振光,并进入传感光纤。由于被测电流会产生磁场和在传感光纤中的Farada磁光效应,这两束圆偏振光的相位会发生变化(△θ=2VNI ),并以不同的速度传输。