开合式在线测量大电流的光纤电流互感器.pdf

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1、2012正仪表技术与传感器2012第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4开合式在线测量大电流的光纤电流互感器贾明，杨功流(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：介绍了一种可以用于在线测量、实时安装、拆卸的开合式光纤电流互感器方案。在传感头开启过程中，利用传感头内部一段橡胶骨架的弹性产生均匀变形，使绕制在上面的光纤应力变化较小。为了保证互感器的温度稳定性，传感头内部骨架主要为石英材料，由于石英骨架加工的误差比较大，所以采用长圆孔的支架将其固定在传感头结构上。信号处理部分基于全数字闭环检测，采用方波调制方案，并通过数字阶梯波反

2、馈实现闭环检测。在开合过程后对开合式互感器进行测试分析，实验结果表明系统的变比稳定性可以达到了0．5％的精度，可以满足实际应用的要求。关键词：光纤；电流互感器；开合式；在线测量中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)04—0001—03Open-closeFiberOpticCurrentTransformerforHigh-currentMeasurementonLineJIAMing，YANGGong—liu(SchoolofInstrumentationScience&Opto-electronicsEngineering，Beihang

3、University，Beijing100191，China)Abstract：Adesignofopen—closefiberopticcurrenttransformerforhish—currentmeasurementonlinewaspresented，whichcanbemountedanddemountedreal—time．Whensensingheadwasopen，rubberframewouldgenerateuniformdeformationinsidesensinghead，andthefiberwindedontherubberframehavemi

4、nutestressvariation．Fortemperatureperformancestability，innerframeswasmadeofquartzglassmaterialmainly，whichwerefixedtosensingheadbyholderswithslottedholeforcompensatingmi-smachiningtolerancesofquartzglassframes．Analldigitalclosed-loopmethodwithsquarewavemodulationanddigitalrampforfeedbackwasus

5、edforsignalprocessing．Thetestresultsshowthattheratioerorislessthan0．5％whensensingheadiscloseaf-termultipleopeningstates，andtheopen·closefiberopticcurrenttransformerisviable．Keywords：fiber；fiberopticcurrenttransformer；open—close；measurementonline0引言然后闭合传感头，使传感头内部的敏感光纤接近闭环，同时让大电流在线测量是许多工业领域中需要解

6、决的问题，如电两个关键器件(反射镜与A／4波片)的位置接近重合，从而利用解铝和其他有色金属冶炼等行业。目前铝工业生产普遍采用敏感光纤的法拉第效应对母线电流进行测量，测量完毕后可以电解法，主要设备是60—320kA电流的电解槽，电流测量准确开启互感器进行拆除。与否直接影响电解铝的生产效率、节能减排的实现J。1信号检测原理全光纤电流互感器是以光纤作为敏感及传输元件的电流互感器检测原理如图1所示。一种大电流测量装置，与传统的电磁式电流互感器相比，基于法拉第效应(磁致光旋转效应)的光纤电流互感器具有诸多优点：绝缘性好、抗电磁干扰能力强、可靠性高、动态范围大、频带宽等。目前的电流互感器结构

7、都是固定结构]，需要预先安装固定在直流母线或固定结构上，在生产过程中，不能安装、拆除或更换。为了测量多根直流母线电流或一根母线的多个位置，需要在每一个测量点安装一个电流互感器，导致测量成本高。提出一种开合式全光纤电流互感器方案，其传感头可以在生产过程中进行安装、拆除、更换，从而利用一个互感器对多个测量点进行电流测量。通过开启可使传感头打开一定宽度(大图1光纤电流互感器检测原理于母线的宽度)，沿安装方向移动，将母线包围在传感头内部，基本原理为：由光源发出的光经过耦合器后由光纤偏振器