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光纤电流传感器(OCT)的研究
论文摘要
电流测量是电力系统运行的基本条件,从发变电到控制保护,无不出现对电流量值的
要求。随着电力系统输电电压的日益提高、传输功率的不断增大,传统的电流计量设备愈
来愈显示出其局限性,主要表现在其性能价格比随电压等级的提高越来越低。生产的发展
导致了对新型电流测量装置的要求。
光纤传感器作为七十年代以来逐步发展成熟的一种新型传感技术,自其问世之日就显示
出巨大的优越性,其良好的电气绝缘性能、卓越的抗辐射能力及极快的频响等特点都为其
在电力系统中的应用提供了潜在的可能性,但其输出信号幅值较小、光路设计和制造复杂
又限制了其广泛应用。随着现代光学材料加工工艺水平的提高、集成光学技术的不断进
步及计算机在电力系统的日益广泛应用为光纤电流传感器的应用提供了巨大的可能性。
本文将对目前光纤电流传感器(OCT)的研究和应用情况进行探讨。
关键词:光学电流传感器,传感头,Faraday效应,结构设计,信号检测,性能分析.
ResearchoftheOpticalCurrentSensor
ABSTRACT
Opticalcurrenttransducer(OCT)Thispaperintroducedprincipleofanewcurrentmeasuring
ofconventional.Withthedevelopmentofoptical_fibertechnology,OCTisusedmore
widely.BrieflyOCTisexcellentinsuchaspectsascontrolofelectromagneticWitht
hedevelopmentofoptical_fibertechnolog
yandelectroniccomponent’sreliability,t
hemagnetism_photoelectriccurrentdetec
tionmethodwillbeusedmorewidely.Keywor
ds:Optical_fiberelectriccurrentsensor;
Faradaymagnetism_photoeffect;Polarize
dlight
第一章选题背景
§1.1研制光学电流传感器的意义
由于电力工业的快速发展,传统的电流测量设备已经越来越不能满足要
求。传统的电流测量设备,电流互感器和电压互感器是应用电磁感应原理,
其自身的测量机制决定了他们在高压下以及超高压下,存在绝缘困难,易发
生爆炸,测量范围和测量精度受到限制以及电力系统故障状态下易饱和等缺
点。而光纤电流传感器技术的快速发展,特别是其良好的电气绝缘性能,耐
腐蚀性好,频响极快等有点使其具有极大的研究和应用前景。但同时,现阶
段由于其输出信号幅值较小,光路设计和制造工艺复杂,成本高等这些弱点
又限制了其大规模应用。随着现代光学器件和新光纤材料和结构的研究和应
用,以及光纤处理技术的发展和新的检测技术的运用,为光纤电流传感器的
应用提供了广阔的前景。随着工业技术的发展,输电网络工作电压的日益提
高,对高精度,高范围以及安全可靠的新型电流传感器的需求在增多,对光
纤电流传感器的研究,将在全光纤电流传感器,光学玻璃,光电混合,光纤
光栅,磁场传感等多个方向展开。
光学电流传感器(opticalcurrenttransduc
er,简称OCT)是以法拉第磁光效应为基础的,它通过测量光波在通过磁
光材料时其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。与传统的电流互感器(currenttransformer,简称
CT)相比,OCT有许多优点:
(1)不含油,无爆炸危险;
(2)不含交流线圈,在故障电流下不饱和;
(3)不含铁芯,无铁磁共振和磁滞效应;
(4)抗电磁干扰;
(5)体积小、质量轻、易安装;
(6)与高压线路完全隔离,运行安全可靠;
(7)测量带宽宽、准确度高。
因此,OCT必将逐步代替传统的CT,具有很高的经济价值。
§1.2光纤电流传感器研究新进展
早在1894年,在MichaelFaraday发现磁光效应49年之后,就有人提出
用光学原理测量电流的想法[
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