一種光纖電流互感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種互感器，具體涉及一種光纖電流互感器。
【背景技術】
[0002] 利用Faraday旋光效應的光纖電流互感器，磁場中的磁光玻璃或光纖等傳感材料 傳輸的偏振光偏振方向會因磁場發生旋轉，旋轉角叫Faraday旋光角，旋光角與磁場強度 成正比，磁場與一次電流成正比。光纖電流互感器具有測量動態范圍大、響應快、頻帶寬、抗 電磁干擾性能好、絕緣結構簡單、無爆炸、無二次開路危險、體積小、重量輕、可同時測量交 直流電流、便于集成到其它電力設備中等優點。
[0003] 光纖電流互感器是電力系統中各保護、監控、測量等二次設備的眼睛，通常安裝于 一次設備處。高壓變電站內，光纖電流互感器為戶外設備，溫度對光纖電流互感器性能，如 測量精度、可靠性、壽命等有比較大的影響。光纖電流互感器的各組成部分中，光路元器件 對環境溫度十分敏感。這樣如工作環境溫度不穩定，會大大降低其使用壽命。光纖電流互 感器的光路元器件分成兩部分，位于地電位的光源-激光器、分束器、相位調制器、耦合器、 光纖延遲環、光電探測器和位于高電位的傳感光纖環。自帶內置的小型半導體制冷器的光 源-激光器，能將激光器管芯溫度控制在規定的溫度范圍內。如果環境溫度變化范圍大、變 化頻率過快，無疑會對光源內置的半導體制冷器造成比較大的影響，降低使用壽命和制冷 效率。 【實用新型內容】
[0004] 為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型提供了一種光纖電流互感器，該光纖 電流互感器的采集模塊5外設置控制溫度范圍的戶外箱6,使采集模塊5在一定的溫度范圍 內工作，為采集模塊5具有高的測量精度、高可靠性提供了溫度環境保證，延長了裝置的使 用壽命。
[0005]為實現上述實用新型目的，本實用新型采取的技術方案為：
[0006]-種光纖電流互感器，光纖電流互感器包括其內與其同軸水平設有導體1的光纖 傳感環2、保偏光纖4和位于戶外箱6內的采集模塊5,所述保偏光纖4外包覆與其同軸的 絕緣子3,采集模塊5 -端通過保偏光纖4與光纖傳感環2連接，另一端通過通信光纖7與 合并單元8連接。
[0007] 優選的，光纖傳感環2位于高電位，光纖傳感環2內設置5~15阻傳感光纖，傳感 光纖為保圓偏振光纖。
[0008] 優選的，保偏光纖4兩端分別與光纖傳感環2和采集模塊5連接。
[0009] 優選的，絕緣子3為剛性支撐絕緣子或柔性復合絕緣子，剛性支撐絕緣子由上至 下依次為連接環3-1、傘形絕緣子3-2和底座3-3,光纖傳感環2固接于連接環3-1上表面， 底座3-3設置在戶外箱6上。
[0010] 優選的，采集模塊5位于地電位，采集模塊5包括光路元器件和電路元器件，光路 元器件包括分束器、集成相位調制器和光電探測器，電路元器件包括集成電路芯片、運算放 大器、信號處理器。
[0011] 優選的，戶外箱6包括長方體箱體6-1、箱門6-3和箱鎖6-13,箱體6-1和箱門6-3 由連接件6-2連接，箱體6-1底面與其上設置的制冷器6-7的熱面貼合，箱體6-1和箱門 6-3內壁貼設保溫層6-4,箱體6-1底面保溫層6-4上設置加熱器6-6,制冷器6-7上表面與 加熱器6-6上表面與其上設置的平板6-5下表面貼合，平板6-5上設置采集模塊5。
[0012] 優選的，連接件6-2為鉸鏈，箱體6-1的上表面和下表面分別開有貫穿箱體6-1表 面和保溫層6-4的通孔6-9,平板6-5通過絕熱螺栓6-8固定于箱體底面。
[0013] 優選的，箱門6-3內表面設置電源6-12、端子排6-11和溫度控制器6-10。
[0014] 導體1內有電流流過時，光纖傳感環2內傳感光纖傳播的正交圓偏振光左旋偏振 光與右旋偏振光在導體1中電流產生的磁場作用下，左旋偏振光與右旋偏振光的偏振方向 旋轉角度相反，引起兩束光波的相位差。
[0015] 傳感光纖為一種特殊的保圓偏振單模光纖芯徑9/125us，使偏振光的偏振方向隨 磁場發生旋轉，且旋轉角度與磁場強度成正比即線路電流成正比。左旋偏振光與右旋偏振 光的旋轉角度大小相同，方向相反。傳感光纖的端面是反射鏡將兩束偏振光反射后，左旋偏 振光變成右旋偏振光，而右旋偏振光與左旋偏振光。但由于磁場的方向相對于光束的傳播 方向亦發生反向，故在磁場的作用下旋轉角度加倍。
[0016] 相位差公式卻=収xx，'，
[0017]式中V是Verdet常數，大約lurad/A ;
[0018] N是光纖傳感環內傳感光纖匝數；
[0019] I是線路電流。
[0020] 匝數太少則產生的相位差較小，匝數太多則溫度特性變差。
[0021] 保偏光纖是在單模光纖芯徑9/125US基礎上發展起來的一種特種光纖。將單模光 纖中的雙折射提高到>10-5量級，又稱高雙折射光纖。通過增加纖芯的橢圓度如橢圓纖芯 型等或非圓對稱應力施加制作成的，利用高的雙折射性，把光波偏振方向控制在一定方向 上，實現保偏。它能夠保證線偏振光沿保偏光纖的一個特征軸傳播時，不會有光耦合到與之 垂直的另一個特征軸內。
[0022] 柔性復合絕緣子掛設于光纖傳感環2及環內與其同軸的水平設置的導體1的支撐 件上。
[0023] 通信光纖7為芯徑62. 5/125US的普通多模光纖，將采集模塊5解析出的電流值、 互感器狀態信息以數字量的形式發送給合并單元8。
[0024] 合并單元8將不同線路、不同位置、不同相別的多個光纖電流互感器采集到的數 據進行匯總，打包后發送給電力測量設備、保護設備。
[0025]戶外箱箱體6-1的強度足夠大，支撐絕緣子布置在其上方的，保偏光纖4由箱體 6-1上表面的通孔進入箱體。
[0026] 也可將支撐絕緣子設置在水泥基礎上，戶外箱設置在旁邊。
[0027] 柔性復合絕緣子下方需要用螺栓固定到水泥基礎上避免晃動，戶外箱設置在旁 邊。
[0028] 戶外箱設置在旁邊時，金屬波紋管保護保偏光纖4后由戶外箱底部開有通孔進入 箱體，底部開孔提高箱體防雨性能。
[0029] 下表面的通孔6-9開設于底面靠近箱門6-3的位置，開有4個，供通信光纖和電纜 通過，頂面開設的通孔6-9開設于頂面中心，供保偏光纖通過。
[0030] 保溫層6-4采用玻璃纖維棉+聚氨酯硬質發泡，增大熱阻，延緩熱量交換。
[0031] 半導體制冷器的冷面與熱面是相對的，與其流過的電流方向有關，電流方向的改 變，冷面與熱面也互換；制冷器6-7上表面為冷面。
[0032] 半導體制冷器應用于制冷場合，電流方向固定。
[0033] 半導體制冷器只有不工作或制冷兩種狀態，且制冷狀態的驅動電流固定，電路簡 單可靠。
[0034] 平板6-5采用散熱性能良好的鋁合金或銅。
[0035] 絕熱螺栓6-8材質為環氧樹脂。
[0036] 電源線輸入后要給多個模塊供電在端子排6-11進行分配電兩個模塊間的互相連 線也通過端子排轉接。例如箱體6-1與箱門6-3間導線，經過端子排6-11進行轉接與分配。
[0037] 溫度控制器6-10為二合一型，有兩副節點，常閉節點控制加熱功能，常開節點控 制制冷功能，將兩副節點一起封裝。
[0038] 設置低溫加熱溫度值n〇W，高溫制冷溫度值Thigh;改變溫度控制器的設定值，就 可以改變箱體內溫度變化范圍。
[0039] 檢測到戶外箱6內溫度低于How時，常閉節點閉合，常開節點打開。220V電壓經 過閉合狀態的常閉節點送至加熱器6-6,加熱器6-6得電后通過平板6-5對戶外箱6內空氣 進行加熱。
[0040] 檢測到戶外箱6內溫度高于Thigh時，溫度控制器6-10常閉節點打開，常開節點 閉合。220V電壓經過閉合狀態的常開節點送至電源適配器6-12,電源適配器6-12將輸入 的220V電壓降低為制冷器6-7適用的低直流電壓。制冷器6-7得電后制冷。
[0041] 檢測到戶外箱6內溫度高于How低于Thigh時，溫度控制器6-10常閉節點打開， 常開節點打開。
[0042] 溫度控制器6-10也可為兩個獨立溫度控制器，分別控制加熱和制冷。
[0043] 由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括：
[0044] 1.本實用新型中的光纖電流互感器，采集模塊5外設置控制溫度范圍的戶外箱6， 使采集模塊5在一定的溫度范圍內工作，為采集模塊5具有高的測量精度、高可靠性提供了 溫度環境保證，延長了裝置的使用壽命。
[0045] 2.本實用新型中的光纖電流互感器，結構簡單、成本低，施工方便，容易安裝和拆 卸。
[0046] 3.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱能夠自動控制溫度，為光纖電流互感 器采集模塊提供適宜工作的的溫度環境，提高了采集模塊的使用壽命與性能指標。
[0047] 4.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱溫度控制簡單、免維護、可靠性高。
[0048] 5.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱保溫和控溫相結合。
[0049] 6.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱采用電加熱器和半導體制冷器對箱體 內空氣進行加熱與制冷，沒有旋轉部件，可靠性高。
[0050] 7.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱半導體制冷器只有不工作，或者制冷 兩種狀態，且制冷狀態下驅動電流固定，電路簡單可靠。
[0051] 8.本實用新型中的光纖電流互感器，戶外箱的溫度控制器、電源模塊設置在戶外 箱門上，不占用戶外箱體內的使用空間。
【附圖說明】
[0052] 圖1光纖電流互感器結構示意圖；
[0053] 圖2戶外箱箱體剖面圖；
[0054] 圖3戶外箱箱門結構圖示意圖；
[0055] 其中，1 一導體，2-光纖傳感環，3-絕緣子，4-保偏光纖，5-米集模塊，6-戶外箱， 通彳目光纖，8-合并單兀，6_1_箱體，6_2_連接件，6_3_箱門，6_4_保溫層，6_5_平板， 6-6-加熱器，6-7-制冷器，6-8-絕熱螺栓，6-9-通孔，6-10-溫度控制器，6-11-端子排， 6-12-電源適配器，6