石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統，用于測量高壓導線電流的變化，其特征在于，包括：石榴石部；光源部；以及探測部，其中，石榴石部設有：石榴石器件，依次包含接受光源入射后形成偏振光的輸入單元、設置在偏振光的光路上用于改變偏振光的旋轉角度的石榴石單元、以及設置在由石榴石單元射出的偏振光的光路上形成光纖光的輸出單元；第一保護套，圍繞套設在輸入單元的外側面上；第二保護套，圍繞套設在石榴石單元的外側面上；以及第三保護套，圍繞套設在輸出單元的外側面上，第一保護套、第二保護套以及第三保護套依次扣合連接形成為在石榴石器件的外部整體構成起保護穩固作用的保護套。
【專利說明】石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及集成化石榴石型光電式電流傳感器【技術領域】，具體涉及一種適用于高壓系統環境下的對大電流進行測量的石榴石型電流傳感裝置。
【背景技術】
[0002]不僅僅在大電流測量領域，還同樣在電能計量、繼電保護、系統監測診斷、逆變器等領域，與傳統的電磁式電流互感器相比，光電式電流傳感器具有明顯優勢，作為其中一種光電式電流傳感器，集成化石槽石型光電式電流傳感器(Garnet type photoelectricintegrated current sensor)是一種以法拉第效應為基礎的，間接對大電流進行測量的器件。光電式電流傳感器的明顯優勢就在于:不利用鐵芯，無磁飽和及鐵磁諧振，運行暫態響應好，穩定性高；絕緣性能好，不存在因低壓側開路而產生的危險；具有很寬的動態范圍；頻率響應范圍寬；不存在因油而產生的易燃、易爆等危險；結構簡單、造價低、體積小、重量輕、運輸和安裝方便。另外，與傳統的有源型光電式電流傳感器相比，石榴石型電流傳感器耗能更低、體積更小、取樣信號結構更簡單。接著，與無源型光電式電流傳感器相比，石榴石型電流傳感器具有易加工、傳感頭耐用、成本低、精度高、穩定性好、溫度影響小等優點。再接著，與全光纖型光電式電流傳感器相比，石榴石型電流傳感器具有測量精度高、穩定性好、安裝方便等優點。
[0003]在專利申請為200610060605、200910056801.9、200910202165.6、200910202166.0,200910183929.1,201010168752.0,201010168763.9 等這樣的石榴石光電
式電流傳感器中，雖然在減小器件相對誤差，提高靈敏度方面具有一定優勢，但是，石榴石光電式電流傳感器的整體結構設計有待提高，難以避免外界噪聲包括振動、溫度變化等易對系統產生的較大誤差，尺寸有待進一步減小，成本有待進一步降低，電流測量器件的整體抗震性較差。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種抗震性好、集成程度高、器件尺寸減小、器件成本降低的石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統。
[0005]本發明提供了一種石榴石型電流傳感裝置，用于測量高壓導線電流的變化，具有這樣的特征，包括:石榴石部，靠近高壓導線設置；光源部，位于石榴石部的一端將光源入射石榴石部后形成光纖光；以及探測部，位于石榴石部的另一端用于探測光纖光的強度，其中，石榴石部設有:石榴石器件，依次包含接受光源入射后形成偏振光的輸入單元、設置在偏振光的光路上用于改變偏振光的旋轉角度的石榴石單元、以及設置在由石榴石單元射出的偏振光的光路上形成光纖光的輸出單元；第一保護套，圍繞套設在輸入單元的外側面上；第二保護套，圍繞套設在石榴石單元的外側面上；以及第三保護套，圍繞套設在輸出單元的外側面上，第一保護套、第二保護套以及第三保護套依次扣合連接形成為在石榴石器件的外部整體構成的保護套。[0006]在本發明的石榴石型電流傳感裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，輸入單元包括:用于光源轉換為平行光的輸入光纖準直器、用于將平行光轉換為偏振光的起偏器，光源部經由輸入光纖準直器與起偏器相連接，第一保護套將輸入光纖準直器和起偏器進行定位保護。
[0007]在本發明的石榴石型電流傳感裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，石榴石單元包括:依次設置在偏振光的光路上的玻璃片和石榴石，第二保護套將玻璃片和石榴石進行定位保護。
[0008]在本發明的石榴石型電流傳感裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，輸出單元包括:用于檢測入射的偏振光是否偏振的檢偏器、用于將由檢偏器出射的偏振光轉化為平行光的輸出光纖準直器，第三保護套將檢偏器和輸出光纖準直器進行定位保護。
[0009]在本發明的石榴石型電流傳感裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，第一保護套的內周側具有第一內螺紋，第三保護套的外周側具有第三外螺紋，第二保護套在靠近第一保護套的一端的外周側具有第二外螺紋，并且，在靠近第三保護套的一端的內周側具有第二內螺紋，第一保護套、第二保護套以及第三保護套之間通過第一內螺紋、第三外螺紋、第二外螺紋以及第二內螺紋互相螺紋連接，互相組合形成了保護套。
[0010]在本發明的石榴石型電流傳感裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，第一保護套、第二保護套以及第三保護套的形成的保護套的整體造型呈矩形體。
[0011]另外，本發明還提供了一種石榴石型電流傳感系統，用于測量高壓導線電流的變化，具有這樣的特征，包括:石榴石型電流傳感裝置，和將石榴石型電流傳感裝置靠近定位在高壓導線近旁的固定連接裝置，其中，石榴石型電流傳感裝置是上述任意一項中的石榴石型電流傳感裝置。
[0012]在本發明的石榴石型電流傳感系統中，還可以具有這樣的特征:其中，固定連接裝置包含至少一個雙環連接件，該雙環連接件設有兩個端環，一個端環被待測電流的高壓導線貫穿，另一個端環被石榴石型電流傳感裝置貫穿。
[0013]發明的作用和效果
[0014]根據本發明所涉及的石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統，因為第一保護套、第二保護套以及第三保護套分別圍繞套設保護輸入單元、石榴石單元、以及輸出單元外，第一保護套、第二保護套以及第三保護套為石榴石器件提供了一個整體的保護套，所以，本發明的石榴石型電流傳感裝置以及石榴石型電流傳感系統提高了抗震性，優化了器件結構使得集成化程度高、減小了器件尺寸、降低了器件成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的實施例中石榴石型電流傳感系統的結構示意圖；以及
[0016]圖2是本發明的實施例中石榴石型電流傳感裝置中石榴石部的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0018]圖1是本發明的實施例中石榴石型電流傳感系統的結構示意圖。
[0019]如圖1所示，在本實施例中，石榴石型電流傳感系統100對高壓導線I中電流的變化進行測量。
[0020]石榴石型電流傳感系統100包括:石榴石型電流傳感裝置101和固定連接裝置102。固定連接裝置102將石榴石型電流傳感裝置101在高壓導線I的近旁如圖1中所示的互相平行進行靠近定位。
[0021]在本實施例中，固定連接裝置102采用了兩個雙環連接件1021，每個雙環連接件1021設有兩個端環1021a和位于兩個端環1021a之間的連接本體1021b。在兩個雙環連接件1021中，上側的一個端環1021a都被待測電流的高壓導線I所貫穿，下側的另一個端環1021a都被石榴石型電流傳感裝置101所貫穿，使得石榴石型電流傳感裝置101相對平行的設置在了高壓導線I的近旁。
[0022]如圖1所示，可以得知，石榴石型電流傳感裝置101包括:石榴石部103、位于石榴石部103左邊的輸入側的光源部104、以及位于石榴石部103右邊的輸出側的的探測部105。石榴石部103、光源部104、以及探測部105之間達到較高的集成度。
[0023]石榴石部103靠近高壓導線I設置，完全貫穿套設在了兩個雙環連接件1021中靠近下側的兩個端環1021a中間。光源部104位于石榴石部103的左端側，并通過光纖與石榴石部103相連，將初始的光源入射進入石榴石部103后，由石榴石部103出射后形成了光纖光。探測部105位于石榴石部103的右端，探測部105與石榴石部103相連接，用于探測由石榴石部103出射后所形成的光纖光的強度。
[0024]通過探測部105檢測由石榴石部103輸出的光纖光的強度的變化，從而獲得法拉第旋轉角，可以間接得到電流信息。
[0025]圖2是本發明的實施例中石榴石型電流傳感裝置中石榴石部的結構示意圖。
[0026]如圖2所示，在本實施例中，石榴石部103設有:石榴石器件1031、第一保護套1032、第二保護套1033以及第三保護套1034。在圖2中從左到右箭頭所指的方向上，石榴石器件1031依次包含輸入單元1035、石榴石單元1036以及輸出單元1037。
[0027]輸入單元1035的左側端與圖2中未顯示的光源部104通過光纖相連接，輸入單元1035接受來自光源部104的光源入射后，將該光源形成為了偏振光。
[0028]沿著光源的入射方向上，輸入單兀1035依次包括輸入光纖準直器1035a和起偏器1035b。圖2中未顯示的光源部104經由輸入光纖準直器1035a與起偏器1035b相連接。輸入光纖準直器1035a用于入射光源轉換為平行光。起偏器1035b用于將平行光轉換為偏振光，該偏振光由輸入單兀1035出射。
[0029]第一保護套1032就圍繞套設在輸入單元1035的外側面上，輸入單元1035被套設在第一保護套1032內。第一保護套1032將輸入單元1035中的輸入光纖準直器1035a和起偏器1035b互相固定進行定位保護。
[0030]石榴石單元1036設置在由輸入單元1035出射的偏振光的光路上，位于輸入單元1035和輸出單元1037之間，用于改變偏振光的旋轉角度。
[0031]沿著由輸入單元1035出射的偏振光的方向上，石榴石單元1036依次包括設置在該偏振光的光路上的玻璃片1036a和石榴石1036b。石榴石1036b是在外磁場的作用時對偏振光進行旋轉角度，該外磁場的作用強弱與上述被測的高壓導線I中流經的電流相關聯，從而可基于該旋轉角度對高壓導線I中流經的電流進行測量。在本實施例中，石榴石1036b采用了具有較高費爾德常數和透過率，并且具有較低的溫度系數以及良好的機械、物理光學性能的石榴石。
[0032]與第一保護套1032相類似的，第二保護套1033就圍繞套設在石榴石單元的外側面上，石榴石單元被套設在第二保護套1033內。第二保護套1033將石榴石單元中的玻璃片1036a和石榴石1036b互相固定從而進行定位保護。
[0033]輸出單兀1037設置在由石槽石單兀射出的偏振光的光路上,將由石槽石單兀射出的偏振光形成為光纖光，輸出單元1037與圖2中未顯示的探測部105相連接。
[0034]輸出單元1037依次包括檢偏器1037a和輸出光纖準直器1037b。檢偏器1037a用于檢測由石槽石單兀入射的偏振光是否偏振。輸出光纖準直器1037b將由檢偏器1037a出射的偏振光轉化為平行光。在本實施例中，起偏器1035b和檢偏器1037a均采用平板型偏振器。輸入光纖準直器1035a、輸出光纖準直器1037b通過保偏光纖分別連接圖2中未顯示的光源部104和探測部105。探測部105通過保偏光纖與輸出光纖準直器1037b相連接，能夠測量由輸出光纖準直器1037b輸出的光纖光的法拉第旋轉角、光強、橢圓率等一系列光學參數，從而間接獲得電流參數。
[0035]輸出光纖準直器1037b通過對由檢偏器1037a出射的偏振光的光強度進行測量從而間接獲得被測高壓導線I中電流的信息。
[0036]其中，石榴石1036b是在高壓導線I中電流所影響的外磁場下對偏振光進行旋轉角度，法拉第旋轉角計算公式Θ =VBL, V是石榴石1036b的菲爾德常數，B是電流產生的磁場，L是偏振光在石槽石1036b中通過的長度。
【權利要求】
1.一種石榴石型電流傳感裝置，用于測量高壓導線電流的變化，其特征在于，包括: 石榴石部，靠近所述高壓導線設置； 光源部，位于所述石榴石部的一端將光源入射所述石榴石部后形成光纖光；以及 探測部，位于所述石榴石部的另一端用于探測所述光纖光的強度， 其中，所述石榴石部設有: 石榴石器件，依次包含接受所述光源入射后形成偏振光的輸入單元、設置在所述偏振光的光路上用于改變所述偏振光的旋轉角度的石榴石單元、以及設置在由所述石榴石單元射出的所述偏振光的光路上形成所述光纖光的輸出單兀； 第一保護套，圍繞套設在所述輸入單元的外側面上； 第二保護套，圍繞套設在所述石榴石單元的外側面上；以及 第三保護套，圍繞套設在所述輸出單元的外側面上， 所述第一保護套、所述第二保護套以及所述第三保護套依次扣合連接形成為在所述石榴石器件的外部整體構成的保護套。
2.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感裝置，其特征在于: 其中，所述輸入單元包括:用于所述光源轉換為平行光的輸入光纖準直器、用于將所述平行光轉換為所述偏振光的起偏器， 所述光源部經由所述輸入光纖準直器與所述起偏器相連接， 所述第一保護套將所述輸入光纖準直器和所述起偏器進行定位保護。
3.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感裝置，其特征在于: 其中，所述石榴石單元包括:依次設置在所述偏振光的光路上的玻璃片和石榴石， 所述第二保護套將所述玻璃片和所述石榴石進行定位保護。
4.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感裝置，其特征在于: 其中，所述輸出單元包括:用于檢測入射的所述偏振光是否偏振的檢偏器、用于將由所述檢偏器出射的所述偏振光轉化為平行光的輸出光纖準直器， 所述第三保護套將所述檢偏器和所述輸出光纖準直器進行定位保護。
5.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感裝置，其特征在于: 其中，所述第一保護套的內周側具有第一內螺紋， 所述第三保護套的外周側具有第三外螺紋， 所述第二保護套在靠近所述第一保護套的一端的外周側具有第二外螺紋，并且，在靠近所述第三保護套的一端的內周側具有第二內螺紋， 所述第一保護套、所述第二保護套以及所述第三保護套之間通過所述第一內螺紋、所述第三外螺紋、所述第二外螺紋以及所述第二內螺紋互相螺紋連接，互相組合形成了所述保護套。
6.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感裝置，其特征在于: 其中，所述第一保護套、所述第二保護套以及所述第三保護套的形成的所述保護套的整體造型呈矩形體。
7.一種石榴石型電流傳感系統，用于測量高壓導線電流的變化，其特征在于，包括: 石榴石型電流傳感裝置，和將所述石榴石型電流傳感裝置靠近定位在所述高壓導線近旁的固定連接裝置，其中，所述石榴石型電流傳感裝置是上述權利要求1至權利要求6中任意一項中所述的石榴石型電流傳感裝置。
8.根據權利要求1所述的石榴石型電流傳感系統，其特征在于: 其中，所述固定連接裝置包含至少一個雙環連接件，該雙環連接件設有兩個端環，一個端環被待測電流的所述高壓導線貫穿，另一個端環被所述石榴石型電流傳感裝置貫穿。
【文檔編號】G01R19/00GK103675408SQ201310674898
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】焦新兵, 馬躍, 馬立新, 雷文鋒, 高軍, 陳林, 阮長江 申請人:上海理工大學