本發(fā)明涉及電流檢測領域，具體講涉及一種多路復用全光纖電流傳感器。

背景技術：

電流傳感器是電力系統(tǒng)中的關鍵設備，為各種安全穩(wěn)定控制、繼電保護以及計量裝置提供電信號。目前，在電力系統(tǒng)中廣泛使用的電流傳感器是基于電磁感應原理的電磁式電流傳感器。隨著特高壓和超高壓電網(wǎng)的建設，電力系統(tǒng)傳輸電力容量的不斷增加，電壓等級越來越高，電磁式電流傳感已經(jīng)不能滿足絕緣和測量的需求。

光纖電流傳感器擁有體積小及重量輕等諸多優(yōu)點，具有天然的電絕緣性能、強抗電磁干擾能力、動態(tài)測量范圍大、頻率響應范圍寬、靈敏度高和數(shù)字信號輸出等等。光纖電流傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式傳感器已經(jīng)成為必然的趨勢。但是目前的光纖電流傳感器需要在多路低壓側分別配置一套完整的光學檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，占用空間大且價格昂貴。

現(xiàn)有的方案是三個調(diào)制器對三路光分別調(diào)制，并利用一個探測器接收信號和雙光源配置。雖然能實現(xiàn)多路電流的同時檢測，但使用兩個光源和三個調(diào)制器與配備三套單相電流互感器所用元件數(shù)量及價格相差不大，技術優(yōu)勢不明顯。另一種是三相頻域調(diào)制方案，該方案中利用三個耦合器將光分為4路，取3路作為檢測光源。該方案同樣也需要三個調(diào)制器分別調(diào)制三路光，技術優(yōu)勢亦不明顯。

因此，需要提供一種技術方案來克服現(xiàn)有技術的不足。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種多路復用全光纖電流傳感器包括：1、一種多路復用全光纖電流傳感器，其特征在于，包括：光學及信號處理模塊A和光纖傳感模塊B；光學及信號處理模塊A包括：依次連接的光源1、環(huán)行器2和調(diào)制器3，環(huán)行器2和探測器8連接。

調(diào)制器3與光纖傳感模塊B相連；光纖傳感模塊B包括：串聯(lián)的光纖傳感單元。

調(diào)制器3經(jīng)耦合器4與光纖傳感模塊B相連，光纖傳感模塊B包括：并聯(lián)的光纖傳感單元。

調(diào)制器3經(jīng)耦合器4與光纖傳感模塊B相連，光纖傳感模塊B包括：并聯(lián)的光纖傳感單元支路；光纖傳感單元支路包括：串聯(lián)的光纖傳感單元。

光纖傳感單元包括：延遲環(huán)5、與延遲環(huán)相連的1/4波片6及設于1/4波片的敏感線圈7。光纖傳感模塊中的延遲環(huán)長度互為約數(shù)。

調(diào)制器3為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器的調(diào)制波形包括周期形、準周期形和偽隨機形。相位調(diào)制器的材料為鈮酸鋰或鍺酸鉍。

耦合器4包括分光和合光功能。光源1為寬譜光源。寬譜半導體光源為SLED高斯譜光源或LED發(fā)光二極管光源。

與最接近的現(xiàn)有技術比，本發(fā)明提供的技術方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明利用光處理系統(tǒng)和光纖傳感單元，即可實現(xiàn)多路電流的同時測量，有效降低了多路光纖電流傳感器的成本和系統(tǒng)復雜程度，顯著提升了產(chǎn)品可靠性。

2、本發(fā)明光纖傳感單元可以是直通型的、環(huán)路型的或反射型的，其電流信息在時間域上可以是完全獨立分開的，也可以是以一定方式疊加在一起的，便于通過數(shù)學運算解析出各單元的電流信息。

3、本發(fā)明中探測器接收到的光信號是多路的疊加，在不同的時間間隔多路信號以不同的形式疊加，并且隨著調(diào)制信號周期性變化而變化，可用于同時測量多路電流或磁場。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多路一體相位型傳感器的并行連接光路圖；

圖2是本發(fā)明多路復用型傳感器的串行連接光路圖；

圖3是本發(fā)明多路復用型傳感器串并聯(lián)合的光路圖；

A-光學及信號處理模塊、B-光纖傳感模塊、1-SLED光源、2-環(huán)行器、3-相位調(diào)制器、4-耦合器、5-延遲環(huán)、6-波片、7-敏感線圈、8-光電探測器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步說明：

本發(fā)明采用多路復用技術，即光纖傳感模塊中的多個光纖傳感單元共用一套低壓側的光學及信號處理模塊A，同時測量多路電流。其多個光纖傳感單元可以并行連接，可以串行連接，也可以同時使用串行和并行連接。

如圖1所示的并行連接，采用1×n的耦合器4，需要保證一束光輸入后分n路的光強一致。n路分別連接n個光纖傳感單元，也可以用多個1×2的耦合器4樹杈狀連接，從支路中選出n路替代。

從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達相位調(diào)制器3，環(huán)行器2能夠保證從光源1發(fā)出的光全部通向調(diào)制器，而從調(diào)制器3返回的光全部通向探測器8。光進入調(diào)制器3后被分為x光與y光兩路，由同一根光纖進入光纖線圈，返回后兩路光在調(diào)制器(內(nèi)含檢偏器)處干涉，得到含有相位偏移量的光強信號，從中可檢測出電流強度。

1)調(diào)制后的光通過1×n耦合器4分往n路，各路光強占1/n。

2)然后n路光分別進入光纖傳感單元，每個光纖傳感單元由延遲環(huán)5、1/4波片6、敏感線圈7和反射鏡組成。3個光纖傳感單元中的延遲環(huán)長度互為約數(shù)。線偏光經(jīng)過1/4波片6后變成圓偏光，經(jīng)外界磁場的作用產(chǎn)生相位偏移量，然后經(jīng)末端反射鏡反射后原路返回。

3)經(jīng)反射鏡反射的n路光經(jīng)耦合器4到調(diào)制器后各自干涉，光強疊加。

4)然后疊加的光通過環(huán)行器，由光電探測器8檢測光強，并轉換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

如圖2所示的串行連接方案，光依次通過多個光纖傳感單元，然后經(jīng)末端反射鏡原路返回到相位調(diào)制器3，最終到探測器8。

1)從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達相位調(diào)制器3。

2)調(diào)制后的光依次經(jīng)過n個光纖傳感單元(n個5,6,7組合)。光纖傳感單元中延遲環(huán)5長度互為約數(shù)，線偏光進入敏感線圈7前先經(jīng)過1/4波片6后變成圓偏光，經(jīng)外界磁場的作用產(chǎn)生相位偏移量；圓偏光出敏感線圈后再經(jīng)過1/4波片6變成線偏光；然后線偏光在進入下一個光纖傳感單元。

3)光經(jīng)過最后一個敏感線圈后不再經(jīng)過1/4波片6，而是經(jīng)反射鏡反射原路返回再次經(jīng)過n個光纖傳感單元后到調(diào)制器，然后三路光各自干涉，光強疊加。然后疊加的光通過環(huán)行器2，由光電探測器8檢測光強，并轉換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

如圖3所示的串并聯(lián)合方案，利用耦合器4將光路分為并行連接的幾路，每路中可以單獨連接一個或串行連接多個光纖傳感單元，每路末端均有反射鏡，反射回來的光再次經(jīng)過耦合器4最終到達探測器8。

1)從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達相位調(diào)制器3。

2)調(diào)制后的光通過1×n耦合器分往n路。

3)每路光可進入一個光纖傳感單元，而后經(jīng)末端反射鏡返回。

4)耦合器4也可以進入幾個串行連接的光纖傳感單元，然后經(jīng)末端反射鏡返回。

5)返回的光經(jīng)耦合器4疊加進入調(diào)制器各自干涉，然后通過環(huán)行器，由光電探測器8檢測光強，并轉換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

光纖傳感單元包括：延遲環(huán)、1/4波片和敏感線圈。

其中，延遲環(huán)的長度互為約數(shù)，分別為L、aL……bL(a和b為整數(shù)且1<a<b)，通過適當?shù)恼{(diào)制解調(diào)波形在時域上將n個干涉信號區(qū)分開來。

探測器8接收到的光信號是多路的疊加，在不同的時間間隔多路信號以不同的形式疊加，并且隨著調(diào)制信號周期性變化而變化。選擇幾種不同的組合便可以分別計算出每路電流的大小。

光源1為寬譜光源。調(diào)制器3為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器的調(diào)制波形包括周期形、準周期形和偽隨機形。相位調(diào)制器的材料為鈮酸鋰或鍺酸鉍。相位調(diào)制器3可以是Y分支型，直通型或多路反射型。耦合器4包括分光和合光功能。寬譜半導體光源為SLED高斯譜光源或LED發(fā)光二極管光源。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。