專利名稱：光學電流互感器及其光電信息處理器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)高壓線路電流測量及控制應用的光學電流互感器的改進，特別是涉及以磁光材料為主要傳感器件的光學電流互感器的改進。
背景技術(shù)：
電流互感器是電力系統(tǒng)計量和保護控制的重要設備，電磁式電流互感器經(jīng)過長期發(fā)展，其測量穩(wěn)態(tài)電流的精度可達萬分之幾，甚至更高；可是在短路故障情況下電磁式電流互感器出現(xiàn)嚴重的磁飽和現(xiàn)象，導致二次輸出電流波形失真，不能描述短路電流的過渡過程，這是繼電保護誤動和拒動的主要原因之一。今后，電力系統(tǒng)的監(jiān)視與控制將走向全時間過程，從局部走向全局。繼電保護的誤動和拒動會給電力系統(tǒng)帶來災難性的事故，因此，人們正在構(gòu)建電力系統(tǒng)安全防御體系，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器不能反映電網(wǎng)動態(tài)過程，迫切需要新型的電流互感器，于是基于法拉第磁光效應的光學電流互感器受到重視，特別是塊狀光學電流互感器。2007年5月16日中國專利局公開了申請?zhí)枮?00510117694. 8名稱為“光學電流互感器及其測定電流的方法”的發(fā)明專利說明書。其技術(shù)方案是傳感頭為直條狀磁光材料，沿直線布置的輸入光纖、輸入自聚焦透鏡、起偏器、光學傳感頭、檢偏器、平行輸出自聚焦透鏡和光纖及垂直輸出自聚焦透鏡和光纖構(gòu)成基本光路。被測電流通過環(huán)形導體，在其腔內(nèi)建立平行磁場，在磁場內(nèi)至少有一條基本光路，其傳感頭與磁力線平行。多個光路時各傳感頭等長且到環(huán)形導體軸線等距，每光路的輸出光纖分別接低壓側(cè)的兩個光電轉(zhuǎn)換器，輸出平行電壓信號和垂直電壓信號，從而算出被測電流。該發(fā)明傳感頭中的偏振光直通，克服“光繞電”式的光學電流互感器的光路缺陷，不會因反射面變性而失穩(wěn)。該互感器能長期穩(wěn)定運行且測量精度較高；但是該發(fā)明還有不足之處，表現(xiàn)在基本光路還有垂直偏振光路，一旦垂直自聚焦透鏡與主軸線稍有不垂直，或者垂直自聚焦透鏡與平行自聚焦透鏡在性能上發(fā)生差異，則輸出結(jié)果的精度就會受到影響。有多個光路時雖然可以進行溫度修正，但其溫度修正的作用很小，當溫度及傳感頭應力變化時仍然使測量值產(chǎn)生較大誤差?；竟饴吩诠に嚭瓦\行過程中容易受到環(huán)境污染，也會影響到測量精度。綜上所述，該光學電流互感器測量精度不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光學電流互感器，進一步提高光學電流互感器的測量精度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的光學電流互感器包括絕緣支撐、供被測電流通過的導體、光學傳感頭、起偏器、檢偏器、光學透鏡；所說的供被測電流通過的導體是當電流通過后在其內(nèi)腔形成平行磁力線的磁場的環(huán)形導體；所說的光學傳感頭是直條狀的磁光材料，其長度遠小于環(huán)狀導體軸線方向的長度，傳感頭的兩個端面為垂直于長度方向的平面；光學傳感頭連同與之相關的構(gòu)成基本光路的元件以絕緣物體固定在環(huán)形導體的腔內(nèi)， 光學傳感頭平行于環(huán)形導體的軸線，且沿軸向方向位于腔內(nèi)的中部，處于平行磁力線區(qū)域;輸入光纖和輸出光纖通過絕緣支撐的中孔到低壓側(cè)；在供被測電流通過的環(huán)形導體內(nèi)腔有至少一個基本光路，光學傳感頭和與其相關的光學元件沿直線布置，構(gòu)成基本光路，這些元件按光通過的順序布置為輸入光纖、輸入自聚焦透鏡、起偏器、光學傳感頭、檢偏器、輸出自聚焦透鏡、輸出光纖；檢偏器相對起偏器的偏振面繞傳感頭的軸線旋轉(zhuǎn)40度到50度，上述基本光路安裝并封閉在導熱性良好的金屬殼內(nèi)；輸入光纖和輸出光纖引出金屬殼，在低壓側(cè)設有光電信息處理器，光電信息處理器包括光電轉(zhuǎn)換器、交直流分離器、反饋處理器、可控電流源和光源，信息按照上述順序傳遞， 交直流分離器輸出交直流兩種電信號，其中交流信號即為光學電流互感器的輸出信號；其直流信號輸入到反饋處理器，反饋處理器的輸出連接到可控電流源的輸入端。所述交直流分離器包括隔直放大器和光電減法器，隔直放大器接收光電轉(zhuǎn)換器傳來的電壓信號，經(jīng)過隔直而通過交流電壓再經(jīng)過放大后向外輸出，即光學電流互感器的輸出，同時向內(nèi)輸出到光電減法器，光電減法器還接收從光電轉(zhuǎn)換器傳來的電壓信號，將二者進行減法運算，得到直流電壓信號；所述反饋處理器包括光電放大器、光電CPU和基準電壓源，基準電壓源連接到光電CPU上，基準電壓源是光電CPU的內(nèi)置電壓源，光電放大器接收從光電減法器輸出的直流電壓信號，將該電壓信號放大，并輸出到光電CPU，光電CPU根據(jù)該直流電壓信號，進行分析計算，輸出數(shù)字信號指令；所述可控電流源包括光源、可調(diào)基準電壓源和數(shù)字電位器，可調(diào)基準電壓源向光源供電，數(shù)字電位器接收光電CPU輸出的數(shù)字信號指令將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出到可調(diào)基準電壓源，可調(diào)基準電壓源根據(jù)數(shù)字電位器傳來的電壓信號改變了輸出電壓，進而改變了向光源輸入的電流強度，也就改變了光源發(fā)出的光強度。所述光電信息處理器中的可調(diào)基準電壓源的型號為MAX8880，光源的型號為 HFBR1414，數(shù)字電位器的型號為X9110，所述可控電流源中的可調(diào)基準電壓源的第1管腳和第2管腳之間串聯(lián)電容Cl，可調(diào)基準電壓源的第1管腳和第5管腳之間串聯(lián)電阻R1，可調(diào)基準電壓源的第3管腳和地線之間串聯(lián)有電容C2，可調(diào)基準電壓源的第3管腳和光源的第 2管腳之間串聯(lián)電阻R2，可調(diào)基準電壓源的第3管腳連接到數(shù)字電位器的第3管腳，可調(diào)基準電壓源的第3管腳連接到數(shù)字電位器的第17管腳，運算放大器U3的正輸入端與數(shù)字電位器的第1管腳相連，運算放大器U3的負輸入端與數(shù)字電位器的第7管腳相連，運算放大器U3的輸出端與數(shù)字電位器的第7管腳相連，運算放大器U4的正輸入端與數(shù)字電位器的第19管腳相連，運算放大器U4的負輸入端與數(shù)字電位器的第11管腳相連，運算放大器U4 的輸出端與數(shù)字電位器的第11管腳相連；所述反饋處理器中的光電CPU的第61管腳和第 62管腳分別與數(shù)字電位器的第9管腳和第14管腳相連，基準電壓源是光電CPU中內(nèi)置的電壓源，運算放大器TO與電阻R3、R4、Rf共同構(gòu)成光電放大器，光電放大器的輸出連接到光電CPU的第18管腳；所述交直流分離器中的輸入端點P51與光電轉(zhuǎn)換器的輸出端連接， 運算放大器U51與電容C51、電阻R51、電阻R52構(gòu)成隔直放大器，電容C51的一端與輸入端點P51連接，運算放大器U52與電阻R53、電阻R54、電阻R55構(gòu)成光電減法器，光電減法器的輸入端即電阻R53和電阻R54的另一端分別與隔直放大器的輸出端和交直流分離器的輸入端點P51連接，輸出端P52與反饋處理器的輸入端P5連接，輸出端P53即為光學電流互感器的輸出端。所述的金屬殼為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭、起偏器、檢
7偏器的外徑相匹配，圓孔靠近兩端各有一段螺紋，兩段螺紋外端各有一段圓錐面，中心圓孔與圓錐面具有同一個中心線，還有兩個圓錐形的端蓋，其外部是與金屬殼相匹配的圓錐面， 端蓋的中部是與外部圓錐面具有同一中心線的錐形孔，錐形孔與起偏器、檢偏器的外形相匹配；傳感頭裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈，彈性墊圈的外邊分別裝入起偏器和檢偏器，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn)40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)將上述元件固定，端蓋分別裝入金屬殼兩端的圓錐面內(nèi)，該圓錐面用快干膠粘接，外形為圓錐形的輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡分別裝入兩個端蓋的錐孔內(nèi)，輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡伸出端蓋的細端，該錐面用快干膠粘接，錐孔的最外端用密封膠密封，最外端分別伸出輸入光纖和輸出光纖。所述的金屬殼為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭、起偏器、檢偏器的外徑相匹配，圓孔兩端各有一段螺紋，金屬殼兩端段各有至少三個在同一橫截面內(nèi)沿周向均布的貫通的自金屬殼中心向外輻射的螺孔，螺孔內(nèi)有沉入螺孔的調(diào)節(jié)固定螺釘， 還有兩個端蓋，端蓋是外徑比金屬殼端部的內(nèi)徑稍小的圓柱，其中心為與圓柱形的輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡外徑相匹配的圓孔；傳感頭裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈，彈性墊圈的外邊分別裝入起偏器和檢偏器，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn) 40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)將上述元件固定，輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡分別裝入端蓋的中心孔內(nèi)，用快干膠粘接，端蓋分別裝入金屬殼的兩端圓孔內(nèi)，用調(diào)節(jié)固定螺釘將其固定，圓孔的最外端用密封膠密封，最外端伸出輸入光纖和輸出光纖。上述光電信息處理器可以作為一種獨立裝置，除了用于本光學電流互感器以外， 還可以用于各種類型的光學電流互感器，用以提高測量精度。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果如下1、在低壓側(cè)采用光電信息處理器，不僅取代了垂直光路的作用，而且由于采用閉環(huán)負反饋結(jié)構(gòu)，消除了溫度、應力等引起的光學電流互感器測量精度的變化，閉環(huán)負反饋結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有技術(shù)開環(huán)結(jié)構(gòu)的各元件誤差累計的缺點進一步提高了測量精度。2、由于在基本光路中取消了垂直光路，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于垂直光路存在而引發(fā)的影響測量精度的問題，從而提高了測量精度。3、基本光路用金屬殼密封，在工藝過程中和運行過程中可以防止污染，也提高了光學電流互感器的精度。4、基本光路中光通過的界面沒有用光學膠進行粘接，各元件之間都是位置相對固定，元件之間無接觸，防止各元件相互接觸摩擦而導致擦傷入射面，因而提高光學電流互感器的運行穩(wěn)定性及測量精度。5、由于金屬殼端部與端蓋、自聚焦透鏡和端蓋的中心孔采用了圓錐形結(jié)構(gòu)，使得基本光路很容易實現(xiàn)對準，不用專用光學平臺就可以實現(xiàn)基本光路的組裝，便于生產(chǎn)。6、由于在基本光路中取消了垂直光路，金屬殼可以直接插入圓柱形絕緣物體中心的通孔內(nèi)，簡化了生產(chǎn)工藝。圖形說明

圖1光學電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2光電信息處理器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3可控電流源的電路原理圖，圖4反饋處理器的電路原理圖，圖5交直流分離器的電路原理圖，圖6金屬殼1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7金屬殼2的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8螺線管式單一光路的光學電流互感器傳感部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖9現(xiàn)場安裝的螺線管式光學電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖10 Ω母線式兩條光路的光學電流互感器傳感部分B-B剖視圖，圖11 Ω母線式兩條光路的光學電流互感器傳感部分A-A剖視圖，圖12現(xiàn)場安裝的Ω母線式光學電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖。1-1螺線管，1-2環(huán)形母線，2傳感頭，3絕緣物體，4通孔，5縱向槽，6輸入自聚焦透鏡，7起偏器，8輸入光纖，9檢偏器，10輸出自聚焦透鏡，11輸出光纖，12金屬殼，13端槽，14 環(huán)氧樹脂筒，15平法蘭，16溝槽，17環(huán)氧樹脂棒，18匯流盤，19殼體，20壓蓋，21絕緣子，22 底座箱，23光電信息處理器，24夾緊帶，25絕緣套，26導電桿，27光電轉(zhuǎn)換器，29光源，30圓筒，31平板，32調(diào)節(jié)固定螺釘，33絕緣塊，34夾板，35壓板，36支撐板，37絕緣墊，38殼罩， 39絕緣片，40可控電流源，41交直流分離器，42反饋處理器，43光電放大器，44光電CPU，45 基準電壓源，46隔直放大器，47光電減法器，48可調(diào)基準電壓源，49數(shù)字電位器，50彈性墊圈，51固定環(huán)，52端蓋。
具體實施例方式具體實施方式
一光學電流互感器的光電信息處理器，見圖2，圖3，圖4，圖5。光電信息處理器23包括光電轉(zhuǎn)換器27、交直流分離器41、反饋處理器42、可控電流源40和光源29，信息按照上述順序傳遞，光電轉(zhuǎn)換器27接收到輸出光纖傳輸來的光學電流互感器的光強信號，轉(zhuǎn)化為電壓信號后輸出到交直流分離器41，交直流分離器41輸出交直流兩種電信號，其中交流信號即為光學電流互感器的輸出信號，其直流信號輸入到反饋處理器42，該直流信號攜帶著當溫度、應力變化時光學傳感頭輸出光強的變化信息，經(jīng)反饋處理器42處理，將處理信息傳輸給可控電流源40 ；反饋處理器42的輸出連接到可控電流源40的輸入端，根據(jù)處理信息來調(diào)整向光源29所提供的電流強度，從而改變光源29的發(fā)光強度，也就是調(diào)整了經(jīng)輸入光纖8輸入到基本光路的輸入光強度；根據(jù)負反饋的原理克服了溫度、應力變化所造成的光學電流互感器的輸出誤差，提高了光學電流互感器的測量精度。所述交直流分離器41包括隔直放大器46和光電減法器47，隔直放大器46接收光電轉(zhuǎn)換器27傳來的電壓信號，經(jīng)過隔直而通過交流電壓再經(jīng)過放大后向外輸出，即光學電流互感器的輸出，同時向內(nèi)輸出到光電減法器47，光電減法器47還接收從光電轉(zhuǎn)換器27傳來的電壓信號，將二者進行減法運算，得到直流電壓信號；所述反饋處理器42包括光電放大器43、光電CPU44和基準電壓源45，基準電壓源45連接到光電CPU44上，基準電壓源45 是光電CPU44的內(nèi)置電壓源，用于在光電CPU進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換時提供基準電壓信號，光電放大器43接收從光電減法器47輸出的直流電壓信號，將該電壓信號放大，并輸出到光電CPU44，光電CPU44根據(jù)該直流電壓信號，進行分析計算，得到線性雙折射δ的變化，再計算得到光學電流互感器隨溫度變化而變化的比例系數(shù)，然后計算得到數(shù)字調(diào)節(jié)指令，輸出數(shù)字調(diào)節(jié)指令；所述可控電流源40包括光源29、可調(diào)基準電壓源48和數(shù)字電位器49，可調(diào)基準電壓源48向光源29供電，數(shù)字電位器49接收光電CPU44輸出的數(shù)字調(diào)節(jié)指令將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出到可調(diào)基準電壓源48，可調(diào)基準電壓源48根據(jù)數(shù)字電位器49傳來的電壓信號改變了輸出電壓，進而改變了向光源29輸入的電流強度，也就改變了光源29發(fā)出的光強度。所述光電信息處理器23中的可調(diào)基準電壓源48的型號為ΜΑΧ8880，光源29的型號為HFBR1414，數(shù)字電位器49的型號為Χ9110，所述可控電流源40中的可調(diào)基準電壓源48 的第1管腳和第2管腳之間串聯(lián)電容Cl，可調(diào)基準電壓源48的第1管腳和第5管腳之間串聯(lián)電阻Rl，可調(diào)基準電壓源48的第3管腳和地線之間串聯(lián)有電容C2，可調(diào)基準電壓源48 的第3管腳和光源29的第2管腳之間串聯(lián)電阻R2，可調(diào)基準電壓源48的第3管腳連接到數(shù)字電位器49的第3管腳，可調(diào)基準電壓源48的第3管腳連接到數(shù)字電位器49的第17 管腳，運算放大器U3的正輸入端與數(shù)字電位器49的第1管腳相連，運算放大器U3的負輸入端與數(shù)字電位器49的第7管腳相連，運算放大器U3的輸出端與數(shù)字電位器49的第7管腳相連，運算放大器U4的正輸入端與數(shù)字電位器49的第19管腳相連，運算放大器U4的負輸入端與數(shù)字電位器49的第11管腳相連，運算放大器U4的輸出端與數(shù)字電位器49的第 11管腳相連；述反饋處理器42中的光電CPU44的第61管腳和第62管腳分別與數(shù)字電位器49的第9管腳和第14管腳相連，基準電壓源45是光電CPU44中內(nèi)置的電壓源，用于在光電CPU進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換時提供基準電壓信號，運算放大器U6與電阻R3、R4、Rf共同構(gòu)成光電放大器43，光電放大器43的輸出連接到光電CPU44的第18管腳；所述交直流分離器41中的輸入端點P51與光電轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，運算放大器TOl與電容C51、電阻 R51、電阻R52構(gòu)成隔直放大器46，電容C51的一端與輸入端點P51連接，運算放大器U52與電阻R53、電阻R54、電阻R55構(gòu)成光電減法器47，光電減法器47的輸入端即電阻R53和電阻R54的另一端分別與隔直放大器46的輸出端和交直流分離器41的輸入端點P51連接， 輸出端P52與反饋處理器42的輸入端P5連接，輸出端P53即為光學電流互感器的輸出端。把上述交直流分離器41、反饋處理器42、可控電流源41的電路制成一個線路板， 三者之間連接關系為圖5中的端點P52與圖4的端點P5相連接，圖4中的端點P3與圖3 中的端點Pl相連接，圖4中的端點P4與圖3中的端點P2相連接。線路板裝在一個機箱內(nèi)，機箱上有兩個電源接線柱，電源接線柱與機箱內(nèi)的供電電源相連接(附圖中未示出)，供電電源輸出供交直流分離器41、反饋處理器42、可控電流源41使用的直流電。機箱上還有兩個光纖法蘭，分別與光源29及光電轉(zhuǎn)換器27連接，工作時分別外接光學電流互感器的輸入光纖8及輸出光纖11。機箱上還有一個輸出接線柱， 與隔直放大器46的輸出端點P53連接。工作時可以接儀表或者保護裝置，輸出為交流電壓信號UAC。
具體實施方式
二 帶有螺線管式的光學電流互感器，見圖1、圖6、圖7、圖8。圖1是螺線管式單一光路的光學電流互感器示意圖，一個光學傳感頭2，即一根直條狀磁光材料，其一端依次連接起偏器7、輸入自聚焦透鏡6和輸入光纖8，其另一端依次連接檢偏器9、輸出自聚焦透鏡10和輸出光纖11，上述各器件沿直線布置。沿直線布置的各元件的中心線在同一直線上，上述各件沿光的連接次序為輸入光纖8、輸入自聚焦透鏡6、 光學傳感頭2、檢偏器9、輸出自聚焦透鏡10和輸出光纖11，為敘述方便將其命名為基本光路?；竟饴钒惭b并閉封在金屬殼12中，見圖6，金屬殼12為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭2、起偏器7、檢偏器9的外徑相匹配，圓孔靠近兩端各有一段螺紋(圖中未畫出)，兩段螺紋外端各有一段圓錐面，中心圓孔與圓錐面具有同一個中心線， 還有兩個圓錐形的端蓋52，其外部是與金屬殼12相匹配的圓錐面，端蓋52的中部是與外部圓錐面具有同一中心線的錐形孔，錐形孔與起偏器7、檢偏器9的外形相匹配；傳感頭2裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈50，彈性墊圈50的外邊分別裝入起偏器 7和檢偏器9，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn)40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)51將上述元件固定，端蓋52分別裝入金屬殼12兩端的圓錐面內(nèi)，該圓錐面用快干膠粘接，外形為圓錐形的輸入自聚焦透鏡6和輸出自聚焦透鏡10分別裝入兩個端蓋52的錐孔內(nèi)，輸入自聚焦透鏡6和輸出自聚焦透鏡10伸出端蓋52的細端，該錐面用快干膠粘接， 金屬殼錐孔的最外端用密封膠密封，最外端分別伸出輸入光纖8和輸出光纖11。彈性墊圈 50和固定環(huán)51的圓孔足夠大，保證光路暢通。上述兩種圓錐面的圓錐角都是比較小的。上述金屬殼12與端蓋52連接的圓錐面可以不用粘接，而是用螺紋連接，具體說是用60度的密封錐管螺紋。金屬殼12還可以采用另一種方式金屬殼12為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭2、起偏器7、檢偏器9的外徑相匹配，圓孔兩端各有一段螺紋，金屬殼12 兩端段各有至少三個在同一橫截面內(nèi)沿周向均布的貫通的自金屬殼中心向外輻射的螺孔， 螺孔內(nèi)有調(diào)節(jié)固定螺釘32，固定螺釘沉入螺孔內(nèi)，還有兩個端蓋52，端蓋是外徑比金屬殼 12端部的內(nèi)徑稍小的圓柱，其中心為與圓柱形的輸入自聚焦透鏡6和輸出自聚焦透鏡10外徑相匹配的圓孔；傳感頭2裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈50，彈性墊圈50的外邊分別裝入起偏器7和檢偏器9，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn)40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)51將上述元件固定，輸入自聚焦透鏡6和輸出自聚焦透鏡10分別裝入端蓋52的中心孔內(nèi)，用快干膠粘接，端蓋52分別裝入金屬殼12的兩端圓孔內(nèi)，用調(diào)節(jié)固定螺釘32將其固定，圓孔的最外端用密封膠密封，最外端伸出輸入光纖8和輸出光纖11，當端蓋52較短時，可以采用三個調(diào)節(jié)固定螺釘。調(diào)節(jié)固定螺釘32可以采用標準件，開槽平端緊定螺釘、開槽錐端緊定螺釘或內(nèi)六角平端緊定螺釘。上述兩種結(jié)構(gòu)的金屬殼12還可以是一端開口另一端有底的圓筒，開口端仍然保留端蓋52，在另一端的圓筒底部的中心部分開圓錐孔或圓孔，分別裝入圓錐形或圓柱形的自聚焦透鏡。在裝配時將元件從開口端順次裝入，用固定環(huán)51固定，再裝配端蓋52。金屬殼12還可以是方形殼體，上面有一個上蓋，兩端各有一個端蓋，殼體是槽型， 其內(nèi)下部是90度的貫通的V形槽，靠近一端有一個豎直的方形槽，方形槽的寬度與方形的檢偏器相匹配。端蓋中部有一個中心孔，該孔與圓柱形的輸入自聚焦透鏡及輸出自聚焦透鏡的外徑相匹配，上蓋和端蓋可用螺釘固定在殼體上。裝配時，把檢偏器放置于豎直的方形槽內(nèi)，把傳感頭放在靠近檢偏器的V形槽內(nèi)，把方形的起偏器放在靠近傳感頭的V形槽內(nèi)的另一端，上述各元件的底部用膠粘接在V形槽和方形槽內(nèi)。輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡放在端蓋的中心孔內(nèi)，側(cè)面用膠粘接在端蓋的中心孔內(nèi)。將端蓋用螺釘固定于殼體的端部，通過微調(diào)端蓋與殼體的相對位置使得輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡對準，各元件上部加上一個彈性軟墊，把上蓋固定在殼體上。以上所述的金屬殼(包括端蓋和上蓋)的材料為銅及其合金或鋁及其鋁合金。光學傳感頭的端面是與長度方向垂直的平面，起偏器、檢偏器、自聚焦透鏡相互連觸的都是平面，沿直線布置，則光在介面都是正入射，通過的光強大。磁光材料的光學傳感頭橫斷面為正方形或圓形或矩形或菱形或橢圓形或正多邊形。磁光材料可以用磁光晶體包括石榴石單晶和尖晶石晶體，也可以采用磁光玻璃，每類又可以采用各種具體型號，磁光玻璃可以用ZF系列；石榴石單晶可以用釔鐵石榴石單晶系列；尖晶石晶體可以用CdCr2S4、 CoCr2S4等。本例選用ZF-7磁光玻璃。被測電流通過的螺線管1-1，例如可以由矩形或圓形或正方形或多邊形斷面的母線繞成，其材料可以是銅、鋁或鋼，其螺距盡量小，即螺線管的母線排列盡量密，可以為一層，也可以為兩層或多層并聯(lián)。本例采用圓形銅線繞一層。螺線管的兩端磨平，并各焊接于一個銅制的平法蘭15，平法蘭15的內(nèi)徑等于螺線管的外徑。用圓柱形的絕緣物體3把包括光學傳感頭2的基本光路固定在螺線管1-1內(nèi)，絕緣物體的材料可以為環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、橡膠或尼龍，本例采用尼龍，絕緣物體3為與環(huán)形導體內(nèi)腔相配合的圓柱，其內(nèi)有與傳感頭數(shù)量相同的平行于軸線且到軸線距離相等的通孔4，在圓柱形絕緣物體側(cè)面有一個縱向槽5，在圓柱形絕緣物體端面從每個通孔4到縱向槽5分別開端槽13，內(nèi)裝基本光路的金屬殼分別裝入通孔4內(nèi)，光纖從端槽13引向縱向槽5，并從一端向外引出；利用尼龍的彈性，可以很好的裝配到螺線管內(nèi)，并保持光學傳感頭特別是條狀磁光材料平行于螺線管的軸線。條狀光學傳感頭的長度遠小于螺線管的長度，沿長度方向位于螺線管中部，完全處于螺線管內(nèi)的平行磁力線區(qū)域內(nèi)。為了防振和增加彈性，還可以在尼龍的絕緣物體3的外面套一個環(huán)氧樹脂筒14， 在筒與尼龍絕緣塊之間的空隙填充硅橡膠，環(huán)氧樹脂筒裝配在螺線管內(nèi)，可以用紙條對稱地塞緊。圓柱形絕緣物體的長度等于螺線管焊接的平法蘭15外緣的長度，平法蘭相應于絕緣物體3開槽引出光纖處設有構(gòu)槽16。平法蘭的外面接帶凸起的導電桿26的匯流盤 18 (即帶凸桿的法蘭)，平法蘭及匯流盤各有8個孔，其中4個孔用螺栓把平法蘭和匯流盤連接，另外4個孔用于加固，即把長度等于兩個平法蘭內(nèi)表面距離的環(huán)氧樹脂棒17裝在兩平法蘭15之間，棒的兩端面有螺孔，用螺釘把棒和法蘭連接。裝配好的光學電流互感器下面有底座箱22，中間有絕緣子21，上面為殼體19，三者之間可以用法蘭連接(圖中未畫出)，絕緣子21中心有縱向光纖束，光纖束兩端伸到絕緣子兩法蘭之外。殼體的上部是水平的圓筒狀，兩端蓋中心有孔供匯流盤的導電桿26穿出，兩端蓋至少有一個是活動蓋，用螺釘固定在圓筒上，以便裝入螺線管等。兩端蓋的外面還有壓蓋20，一端的壓蓋的孔徑大于匯流盤的導電桿26直徑，并且裝有絕緣套25，絕緣套的內(nèi)徑與匯流盤的導電桿26配合，絕緣套的外徑為粗細兩段，細段在壓蓋的孔內(nèi)，粗段在端蓋孔內(nèi)及殼體內(nèi)，絕緣套使該端的匯流盤與殼體絕緣，并限制匯流盤軸向移動。另一端不裝絕緣套，壓蓋孔與導電桿配合，該端匯流盤與殼體密切接觸，使殼體與被測線路處于等電位。殼體的下部為一小段豎直的管，其下端為法蘭。從構(gòu)槽16引出的光纖在殼體下部分別與絕緣子21的上端延伸的光纖連接，絕緣子下端延伸的光纖與光電信息處理器23的光纖
12法蘭連接，光電信息處理器23的內(nèi)容完全與具體實施方式
一相同，不再重復。光電信息處理器23可以放置于底座箱22內(nèi)，也可以放置于用戶的儀表盤上。應用時將光學電流互感器安裝在構(gòu)架上，用螺栓將底座箱上的地角孔固定在構(gòu)架的平臺上；通過匯流盤的導電桿將光學電流互感器串聯(lián)在被測線路上。
具體實施方式
三Ω硬母線式具有兩個基本光路的光學電流互感器，見圖10、圖 11、圖 12。供被測電流通過的導體是寬而扁的硬母線制成的Ω形的母線1-2，其曲線部分是有開口的圓筒，Ω形母線的圓筒內(nèi)固定著絕緣物體3，該絕緣物體的形狀是外面為圓筒30， 圓筒30內(nèi)固定通過母線的平板31。圓筒30的外徑與Ω形母線1-2的圓筒的內(nèi)徑相等，在平板31的一側(cè)(也可以在兩側(cè)分別布置)對稱地布置兩條基本光路。每條基本光路是依次沿直線布置的輸入光纖8、輸入自聚焦透鏡6、起偏器7、光學傳感頭2、檢偏器9、輸出自聚焦透鏡10、輸出光纖11，基本光路安裝并密封在金屬殼12中，具體同實施方式二，不再重復。安裝時用夾緊帶24把金屬殼12固定在平板31上。在安裝固定時要保證直條狀的光學傳感頭平行于圓筒30的軸線，且兩個光學傳感頭的中心線到軸線的距離相等，也就是使兩個光學傳感頭平行于Ω形母線的軸線且到該軸線的距離相等，從而保證兩個光學傳感頭與磁力線平行，且兩處的磁場強度相等。兩個光學傳感頭的材料都是ZF-7磁光玻璃。在Ω形母線1-2的開口處的平直段，內(nèi)有絕緣塊33，外側(cè)各有一根夾板34，夾板兩端用螺栓壓緊，把Ω形母線的開口固定且夾緊絕緣物體3。在Ω形母線1-2的兩端各有一個絕緣材料的壓板35，壓板的一面有與Ω形相吻合的槽或凸臺，相對的嵌裝在Ω形母線的兩端。兩個壓板有對應的孔用螺栓把兩個壓板夾緊。絕緣物體3的長度和Ω形母線軸向長度差有2倍槽或凸臺的深度或高度，壓板不但固定Ω形母線的形狀而且軸向固定絕緣物體3。兩個壓板相應夾板處有方孔，供兩個夾板端部及螺栓伸出壓板外。把上述裝好的Ω形母線連同基本光路裝在殼罩38內(nèi)，殼罩38下面為支撐板36， 兩者用螺栓固定。支撐板36為方形平板，板的下面中部有段圓管，管的下部為法蘭(圖中未畫)，Ω形母線的兩平段放在支撐板的上面，在相應的位置有兩個絕緣墊37，Ω形母線的平直段放在兩個絕緣墊上，上面扣上殼罩38，殼體罩的開口有翻邊，用螺栓固定在支撐板上，Ω形母線一側(cè)的平直段在絕緣墊37處上方有絕緣片39，使該側(cè)Ω形母線與殼體絕緣， 另一側(cè)平直段上方不加絕緣片，使殼罩與流過被測電流的導體等電位。Ω形母線的平直段向兩邊伸到殼體外。固定在絕緣物體3內(nèi)的各光路的輸入光纖、輸出光纖集為光纖束，從一個壓板35的孔引出，經(jīng)支撐板36下面的圓管伸到殼體下面。應用時，在構(gòu)架上裝底座箱22，底座箱上為以法蘭固定著中有貫通光纖束的絕緣子21，在絕緣子上面用法蘭固定殼體，殼體內(nèi)出口 Ω形母線12的平直段串連接在被測高壓線路。絕緣子兩端的法蘭在連接前，上端的光纖分別與殼體下部伸出的光纖分別用光纖法蘭連接，絕緣子下端的光纖則用光纖法蘭分別對應連接底座箱內(nèi)的光電信息處理器23連接，光電信息處理器23的具體結(jié)構(gòu)同具體實施方式
一，不再重復。當現(xiàn)場需要時光電信息處理器23還可以不裝在底座箱內(nèi)，而是延長光纖裝在控制室內(nèi)。所說的當電流通過后在其內(nèi)腔形成平行磁力線的磁場的環(huán)形導體還可以是多層薄片狀母線繞成的柔性的Ω形母線，無論剛性還是柔性的母線回環(huán)形，還可以是U形、方的鋸齒形、三角的鋸齒形、多邊形的折線形。在工作時兩個光路中的一個運行，另一個作為備用；也可以兩個同時使用，輸出結(jié)果取平均值，從而提高光學電流互感器的測量精度。把基本光路及其外面的金屬殼固定在環(huán)形導體內(nèi)腔的絕緣物體3的形狀還可以是以下幾種1、絕緣物體3的外部是圓筒，內(nèi)部為十字形的板；2、絕緣物體3的主體是平板，平板的兩端為短段的圓筒；3、絕緣物體3的主體是平板，板的兩側(cè)是通長的弧形板，其橫斷面呈工字形；4、絕緣物體的中部是平板，兩端各有一個與平板垂直的圓板；5、絕緣板是Y狀布置的三個板；6、絕緣物體是澆注在環(huán)形導體腔內(nèi)形成的；金屬殼12用夾緊帶固定在平板上；上述各種形式中的圓柱體、圓筒、弧形板、圓形板的外徑都與環(huán)形導體的內(nèi)腔直徑相配合；絕緣物體的材料為環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、橡膠、尼龍之中的任一種。下面簡要敘述本光學電流互感器的基本原理輸入到基本光路的輸入光強為Ji,在電流產(chǎn)生的磁場應的作用下，通過磁光玻璃后的線偏振光的偏振面偏轉(zhuǎn)了法拉第旋轉(zhuǎn)角P，通過檢偏器后的光強為Jtjl
λOλ式中，δ —法拉第磁光玻璃的線性雙折射，溫度、應力等因素對光學電流互感器的影響集中反映在法拉第磁光玻璃的線性雙折射S，δ隨著溫度、應力等因素的變化而變化；φ——法拉第旋轉(zhuǎn)角，反映被測交流電流i。當基本光路的輸出光輸出到光電轉(zhuǎn)換器上，則光電轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號隊為U0 二 Unc + Uac =[火. + 尺. . sin2 (昏).sin(4i )]-[2 ■ K■ —-V ■ i]其中，K為光電轉(zhuǎn)換器的電壓光強響應比，是個常數(shù)；V為磁光玻璃的Verdet常數(shù)； θ為起偏器透光軸與系統(tǒng)坐標X軸之間的預偏角，是個常數(shù)Ji為輸入光強。當溫度不改變時，線性雙折射δ是常數(shù)，光電轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號隊包括直流電壓信號Udc和交流電壓信號Uac，交流電壓信號Uac與被測交流電流i成正比例，比例系數(shù)是常數(shù)。當溫度變化時，線性雙折射δ是變量，光電轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號隊包括緩慢變化的直流電壓信號Udc和交流電壓信號Uac,交流電壓信號Uac與被測交流電流i成比例系數(shù)Kw為變量的比例關系，S卩i = Kw *UAC，而由于溫度變化的隨機性使得這個變化的比例系數(shù)Kw是無法事先得到的，因此，在電力系統(tǒng)中實際應用光學電流互感器時，環(huán)境溫度是變化的，如果直接根據(jù)交流電壓信號Ua。和一個固定的比例系數(shù)來輸出被測電流值，很顯然是不準確的，此時的光學電流互感器的測量精度不高。為此，本發(fā)明提供了一種負反饋的光學電流互感器，他的基本理論方法是隨溫度變化而變化的線性雙折射δ既包含于交流電壓信號Uac中，也包含于直流電壓信號Udc，由于溫度變化很緩慢，因此在一個很短的時間內(nèi)，可以將光電轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號U0分離為交流電壓信號Uac和直流電壓信號UDC，直流電壓信號Udc含有線性雙折射δ，通過所測量的直流電壓信號Udc就可以知道線性雙折射δ的變化，從而實時得到隨溫度變化而變化的比例系數(shù)Kw，然后通過調(diào)節(jié)基本光路的輸入光強Ji,使得比例系數(shù)Kw在溫度變化時保持不變，從而消除了溫度對光學電流互感器的影響，從而提高了光學電流互感器的測量精度。
權(quán)利要求
1.一種光學電流互感器，包括絕緣支撐、供被測電流通過的導體、光學傳感頭、起偏器、 檢偏器、光學透鏡；所說的供被測電流通過的導體是當電流通過后在其內(nèi)腔形成平行磁力線的磁場的環(huán)形導體；所說的光學傳感頭(2)是直條狀的磁光材料，其長度遠小于環(huán)狀導體軸線方向的長度，傳感頭的兩個端面為垂直于長度方向的平面；光學傳感頭連同與之相關的構(gòu)成基本光路的元件以絕緣物體(3)固定在環(huán)形導體的腔內(nèi)，光學傳感頭平行于環(huán)形導體的軸線，且沿軸向方向位于腔內(nèi)的中部，處于平行磁力線區(qū)域；輸入光纖(8)和輸出光纖(11)通過絕緣支撐的中孔到低壓側(cè)；其特征是在供被測電流通過的環(huán)形導體內(nèi)腔有至少一個基本光路，光學傳感頭和與其相關的光學元件沿直線布置，構(gòu)成基本光路，這些元件按光通過的順序布置為輸入光纖(8)、輸入自聚焦透鏡(6)、起偏器(7)、光學傳感頭(2)、檢偏器(9)、輸出自聚焦透鏡(10)、輸出光纖 (11)；檢偏器(9)相對起偏器(7)的偏振面繞傳感頭的軸線旋轉(zhuǎn)40度到50度，上述基本光路安裝并封閉在導熱性良好的金屬殼(12)內(nèi)；在低壓側(cè)設有光電信息處理器(23)，光電信息處理器(23)包括光電轉(zhuǎn)換器(27)、交直流分離器(41)、反饋處理器(42)、可控電流源 (40)和光源(29)，信息按照上述順序傳遞，交直流分離器(41)輸出交直流兩種電信號，其中交流信號即為光學電流互感器的輸出信號；其直流信號輸入到反饋處理器(42)，反饋處理器(42)的輸出連接到可控電流源(40)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學電流互感器，其特征是所述交直流分離器(41)包括隔直放大器(46)和光電減法器(47)，隔直放大器(46)接收光電轉(zhuǎn)換器(27)傳來的電壓信號，經(jīng)過隔直而通過交流電壓再經(jīng)過放大后向外輸出，即光學電流互感器的輸出，同時向內(nèi)輸出到光電減法器(47)，光電減法器(47)還接收從光電轉(zhuǎn)換器(27)傳來的電壓信號， 將二者進行減法運算，得到直流電壓信號；所述反饋處理器(42)包括光電放大器(43)、光電CPU(44)和基準電壓源(45)，基準電壓源(45)連接到光電CPU(44)上，基準電壓源(45) 是光電CPU(44)的內(nèi)置電壓源，光電放大器(43)接收從光電減法器(47)輸出的直流電壓信號，將該電壓信號放大，并輸出到光電CPU(44)，光電CPU(44)根據(jù)該直流電壓信號，進行分析計算，輸出數(shù)字信號指令；所述可控電流源(40)包括光源(29)、可調(diào)基準電壓源(48) 和數(shù)字電位器(49)，可調(diào)基準電壓源(48)向光源(29)供電，數(shù)字電位器(49)接收光電 CPU(44)輸出的數(shù)字信號指令將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出到可調(diào)基準電壓源(48)，可調(diào)基準電壓源(48)根據(jù)數(shù)字電位器(49)傳來的電壓信號改變了輸出電壓，進而改變了向光源 (29)輸入的電流強度，也就改變了光源(29)發(fā)出的光強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學電流互感器，其特征是所述光電信息處理器(23)中的可調(diào)基準電壓源(48)的型號為MAX8880，光源(29)的型號為HFBR1414，數(shù)字電位器(49) 的型號為X9110，所述可控電流源(40)中的可調(diào)基準電壓源(48)的第1管腳和第2管腳之間串聯(lián)電容Cl，可調(diào)基準電壓源(48)的第1管腳和第5管腳之間串聯(lián)電阻R1，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳和地線之間串聯(lián)有電容C2，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳和光源(29)的第2管腳之間串聯(lián)電阻R2，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳連接到數(shù)字電位器 (49)的第3管腳，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳連接到數(shù)字電位器(49)的第17管腳， 運算放大器U3的正輸入端與數(shù)字電位器(49)的第1管腳相連，運算放大器U3的負輸入端與數(shù)字電位器(49)的第7管腳相連，運算放大器U3的輸出端與數(shù)字電位器(49)的第7管腳相連，運算放大器U4的正輸入端與數(shù)字電位器(49)的第19管腳相連，運算放大器U4的負輸入端與數(shù)字電位器(49)的第11管腳相連，運算放大器U4的輸出端與數(shù)字電位器(49) 的第11管腳相連；所述反饋處理器(42)中的光電CPU(44)的第61管腳和第62管腳分別與數(shù)字電位器(49)的第9管腳和第14管腳相連，基準電壓源(45)是光電CPU(44)中內(nèi)置的電壓源，運算放大器TO與電阻R3、R4、Rf共同構(gòu)成光電放大器(43)，光電放大器(43)的輸出連接到光電CPU(44)的第18管腳；所述交直流分離器(41)中的輸入端點P51與光電轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，運算放大器U51與電容C51、電阻R51、電阻R52構(gòu)成隔直放大器(46)， 電容C51的一端與輸入端點P51連接，運算放大器U52與電阻R53、電阻R54、電阻R55構(gòu)成光電減法器(47)，光電減法器(47)的輸入端即電阻R53和電阻R54的另一端分別與隔直放大器(46)的輸出端和交直流分離器(41)的輸入端點P51連接，輸出端P52與反饋處理器 (42)的輸入端P5連接，輸出端P53即為光學電流互感器的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學電流互感器，其特征是所述的金屬殼(12)為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭(2)、起偏器(7)、檢偏器(9)的外徑相匹配，圓孔靠近兩端各有一段螺紋，兩段螺紋外端各有一段圓錐面，中心圓孔與圓錐面具有同一個中心線，還有兩個圓錐形的端蓋(52)，其外部是與金屬殼(12)相匹配的圓錐面，端蓋(52)的中部是與外部圓錐面具有同一中心線的錐形孔，錐形孔與起偏器(7)、檢偏器(9)的外形相匹配；傳感頭(2)裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈(50)，彈性墊圈(50) 的外邊分別裝入起偏器(7)和檢偏器(9)，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn)40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)(51)將上述元件固定，端蓋(52)分別裝入金屬殼(12) 兩端的圓錐面內(nèi)，該圓錐面用快干膠粘接，外形為圓錐形的輸入自聚焦透鏡(6)和輸出自聚焦透鏡(10)分別裝入兩個端蓋(52)的錐孔內(nèi)，輸入自聚焦透鏡(6)和輸出自聚焦透鏡 (10)伸出端蓋(52)的細端，該錐面用快干膠粘接，錐孔的最外端用密封膠密封，最外端分別伸出輸入光纖⑶和輸出光纖(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學電流互感器，其特征是所述的金屬殼(12)為圓筒狀，內(nèi)部為貫通的圓孔，孔徑與圓柱形的傳感頭(2)、起偏器(7)、檢偏器(9)的外徑相匹配，圓孔兩端各有一段螺紋，金屬殼(12)兩端段各有至少三個在同一橫截面內(nèi)沿周向均布的貫通的自金屬殼中心向外輻射的螺孔，螺孔內(nèi)有沉入螺孔的調(diào)節(jié)固定螺釘(32)，還有兩個端蓋 (52)，端蓋是外徑比金屬殼(12)端部的內(nèi)徑稍小的圓柱，其中心為與圓柱形的輸入自聚焦透鏡(6)和輸出自聚焦透鏡(10)外徑相匹配的圓孔；傳感頭(2)裝在內(nèi)孔的中部，兩邊各放置一個圓環(huán)形的彈性墊圈(50)，彈性墊圈(50) 的外邊分別裝入起偏器(7)和檢偏器(9)，兩者的偏振方向相對旋轉(zhuǎn)40度至50度，兩邊的外部分別用帶有外螺紋的固定環(huán)(51)將上述元件固定，輸入自聚焦透鏡(6)和輸出自聚焦透鏡(10)分別裝入端蓋(52)的中心孔內(nèi)，用快干膠粘接，端蓋(52)分別裝入金屬殼(12) 的兩端圓孔內(nèi)，用調(diào)節(jié)固定螺釘(32)將其固定，圓孔的最外端用密封膠密封，最外端伸出輸入光纖(8)和輸出光纖(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學電流互感器，其特征是所說的環(huán)形導體為螺線管(1-1) 或?qū)挼谋饽妇€彎制成的曲面部分為圓筒的Ω形母線(1-2)；所說的螺線管(1-1)的兩端磨平并各焊接一個平法蘭(15)，兩平法蘭的一部分孔用于固定加固棒(17)，加固棒長度等于兩平法蘭內(nèi)側(cè)距離，材料為環(huán)氧樹脂，兩端有螺孔，平法蘭(15)的另一部分孔連接具有凸起的導電桿(26)的匯流盤(18)；螺線管為一層或多層并聯(lián)，螺距小，螺線管的材料為銅、鋁或鋼之中的任一種，螺線管的線的橫斷面為圓形、矩形、正方形、橢圓形中的任一種；所說的 Ω形母線(1-2)是硬母線彎制成的剛性的Ω形母線或多層薄片繞圓柱形絕緣物體構(gòu)成的柔性的Ω形母線，剛性Ω形母線的圓筒部分為半圓筒到接近圓筒，開口處被絕緣固定，柔性的Ω形母線的圓筒部分有絕緣夾子，Ω形母線圓筒部分的兩端分別設壓板(35)，兩壓板接觸面上有與Ω形母線吻合的槽或凸臺，螺栓把兩個壓板夾緊Ω形母線中的絕緣物體固定在兩壓板之間，Ω形母線的材料為銅、鋁、鋼之中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學電流互感器，其特征是把光學傳感頭及與之相關的構(gòu)成基本光路的元件固定在所說的環(huán)形導體腔內(nèi)的絕緣物體的形狀為下述Α、B、C、D、Ε、F、G、 H中的任一種Α、絕緣物體(3)為與環(huán)形導體內(nèi)腔相配合的圓柱，其內(nèi)有與傳感頭數(shù)量相同的平行于軸線且到軸線距離相等的通孔(4)，在圓柱形絕緣物體側(cè)面有一個縱向槽(5)，在圓柱形絕緣物體端面從每個通孔(4)到縱向槽(5)分別開端槽(13)，內(nèi)裝基本光路的金屬殼(12)分別裝入通孔(4)內(nèi)，光纖從端槽(13)引向縱向槽(5)，并從一端向外引出；B、絕緣物體3的外部是圓筒(30)，其內(nèi)部為至少一個縱向的平板(31)；C、絕緣物體3的外部是圓筒，內(nèi)部為十字形的板；D、絕緣物體3的主體是平板，平板的兩端為短段的圓筒；Ε、絕緣物體3的主體是平板，板的兩側(cè)是通長的弧形板，其橫斷面呈工字形；F、絕緣物體的中部是平板，兩端各有一個與平板垂直的圓板；G、絕緣板是Y狀布置的三個板；H、絕緣物體是澆注在環(huán)形導體腔內(nèi)形成的；當采用B、C、D、Ε、F或G方式時，基本光路封閉在金屬殼內(nèi)，并固定在平板上；上述各種形式中的圓柱體、圓筒、弧形板、圓形板的外徑都與環(huán)形導體的內(nèi)腔直徑相配合；絕緣物體的材料為環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、橡膠、尼龍之中的任一種。
8.一種用于光學電流互感器的光電信息處理器，其特征是光電信息處理器包括光電轉(zhuǎn)換器(27)、交直流分離器(41)、反饋處理器(42)、可控電流源(40)和光源(29)，信息按照上述順序傳遞，交直流分離器(40)輸出交直流兩種電信號，其中交流信號即為光學電流互感器的輸出信號；其直流信號輸入到反饋處理器(42)，反饋處理器(42)的輸出連接到可控電流源(40)的輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所說的光電信息處理器，其特征是所述交直流分離器(41)包括隔直放大器(46)和光電減法器(47)，隔直放大器(46)接收光電轉(zhuǎn)換器(27)傳來的電壓信號，經(jīng)過隔直而通過交流電壓再經(jīng)過放大后向外輸出，即光學電流互感器的輸出，同時向內(nèi)輸出到光電減法器(47)，光電減法器(47)還接收從光電轉(zhuǎn)換器(27)傳來的電壓信號， 將二者進行減法運算，得到直流電壓信號；所述反饋處理器(42)包括光電放大器(43)、光電CPU(44)和基準電壓源(45)，基準電壓源(45)連接到光電CPU(44)上，基準電壓源(45) 是光電CPU(44)的內(nèi)置電壓源，光電放大器(43)接收從光電減法器(47)輸出的直流電壓信號，將該電壓信號放大，并輸出到光電CPU(44)，光電CPU(44)根據(jù)該直流電壓信號，進行分析計算，輸出數(shù)字信號指令；所述可控電流源(40)包括光源(29)、可調(diào)基準電壓源(48)和數(shù)字電位器(49)，可調(diào)基準電壓源(48)向光源(29)供電，數(shù)字電位器(49)接收光電 CPU(44)輸出的數(shù)字信號指令將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出到可調(diào)基準電壓源(48)，可調(diào)基準電壓源(48)根據(jù)數(shù)字電位器(49)傳來的電壓信號改變了輸出電壓，進而改變了向光源 (29)輸入的電流強度，也就改變了光源(29)發(fā)出的光強度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所說的光電信息處理器，其特征是所述光電信息處理器(23)中的可調(diào)基準電壓源(48)的型號為MAX8880，光源(29)的型號為HFBR1414，數(shù)字電位器(49) 的型號為X9110，所述可控電流源(40)中的可調(diào)基準電壓源(48)的第1管腳和第2管腳之間串聯(lián)電容Cl，可調(diào)基準電壓源(48)的第1管腳和第5管腳之間串聯(lián)電阻R1，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳和地線之間串聯(lián)有電容C2，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳和光源(29)的第2管腳之間串聯(lián)電阻R2，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳連接到數(shù)字電位器 (49)的第3管腳，可調(diào)基準電壓源(48)的第3管腳連接到數(shù)字電位器(49)的第17管腳， 運算放大器U3的正輸入端與數(shù)字電位器(49)的第1管腳相連，運算放大器U3的負輸入端與數(shù)字電位器(49)的第7管腳相連，運算放大器U3的輸出端與數(shù)字電位器(49)的第7管腳相連，運算放大器U4的正輸入端與數(shù)字電位器(49)的第19管腳相連，運算放大器U4的負輸入端與數(shù)字電位器(49)的第11管腳相連，運算放大器U4的輸出端與數(shù)字電位器(49) 的第11管腳相連；所述反饋處理器(42)中的光電CPU(44)的第61管腳和第62管腳分別與數(shù)字電位器(49)的第9管腳和第14管腳相連，基準電壓源(45)是光電CPU(44)中內(nèi)置的電壓源，運算放大器U6與電阻R3、R4、Rf共同構(gòu)成光電放大器(43)，光電放大器(43)的輸出連接到光電CPU(44)的第18管腳；所述交直流分離器(41)中的輸入端點P51與光電轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，運算放大器U51與電容C51、電阻R51、電阻R52構(gòu)成隔直放大器(46)， 電容C51的一端與輸入端點P51連接，運算放大器U52與電阻R53、電阻R54、電阻R55構(gòu)成光電減法器(47)，光電減法器(47)的輸入端即電阻R53和電阻R54的另一端分別與隔直放大器(46)的輸出端和交直流分離器(41)的輸入端點P51連接，輸出端P52與反饋處理器 (42)的輸入端P5連接，輸出端P53即為光學電流互感器的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學電流互感器的改進，在被測電流通過的環(huán)形導體(1)內(nèi)腔固定基本光路，按光通過順序為輸入自聚焦透鏡(6)、起偏器(7)、傳感頭(2)、檢偏器(9)和輸出自聚焦透鏡(10)，光纖(8)(11)經(jīng)絕緣支撐到低壓側(cè)，接光電信息處理器，光電信息處理器包括光源(29)、可控電流源(40)、光電轉(zhuǎn)換器(27)、交直流分離器(41)，交直流分離器輸出的交流信號為電流互感器的輸出信號，直流信號輸入到反饋處理器(42)，反饋處理器接可控電流源的輸入端，根據(jù)反饋信息控制光源的光強，克服溫度等因素的影響，提高光學電流互感器的測量精度。該光電信息處理器可以用于各種傳感形式的光學電流互感器中，提高其測量精度。
文檔編號H01F38/32GK102222558SQ201010146248
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者劉君, 李巖松 申請人:李巖松