一种耦合法拉第旋光器的全光纤电流传感器

作者：司马文霞; 王洋; 杨鸣; 王森; 王荆; 郑荣锋

来源：中国电机工程学报, 2020, 40(08): 2670-2680.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.190678

• 全光纤电流传感器
• 法拉第旋光器
• 冲击电流
• 频率特性

电力系统暂态电流的实时感知对研究系统扰动、故障和控制保护具有重要意义。针对当前全光纤电流传感器难以同时兼顾宽频测量和宽温区适应性的难题,该文提出在传感光纤几何中点处耦合法拉第旋光器的直通式光路结构,并采用双线绕法绕制光纤环。采用琼斯矩阵建立该结构的理论模型,通过磁场和光场耦合分析该传感器结构降低环境敏感性的传感机理。通过试验测试传感器的频率特性和温度特性,结果表明,该传感器具有良好的频率特性:10Hz～10kHz频响试验的幅值误差不超过2.3%,相移小于2°;3k A标准8/20ms雷电冲击电流响应试验的误差小于2.1%,波形相似度为0.9971,表明有效频带可覆盖至标准雷电流;温度试验表明,该结构可显著降低传感器的温度敏感性,在-20℃～60℃范围内的误差小于4.3%(传统基本结构为29%)。该文所提出的全光纤电流传感器结构具有较好的频率响应特性和优异的温度适应性,满足电网暂稳态电流实时感知的要求。

• 单位
  输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 重庆大学; 国网陕西省电力公司电力科学研究院