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应用领域

光纤电流传感器应用

应用领域

光纤电流传感器应用

随着电力行业不断向高压、大容量方向发展,依靠电磁感应原理工作的传统电磁式电流互感器弊端日益凸显:受测量原理限制,设备在高压、超高压场景下绝缘设计难度大,存在爆炸隐患;测量范围与精度有限,系统故障时易发生磁饱和。近年来,光电技术与光纤通信技术快速发展,推动了新型光纤电流传感器(FOCT)的研发与规模化应用。

光纤电流传感器以法拉第磁光效应为核心原理:电流流经导体产生磁场,磁场作用于磁光介质使光的偏振面发生旋转,通过检测偏振旋转角度即可解算出电流数值。

相较于传统电磁式互感器,FOCT 优势显著:体积小巧、绝缘结构简单、无安全隐患、无磁饱和现象、测量带宽大、测量精度高且抗电磁干扰能力强。可满足电网输电电压等级不断升级的需求,同时适配高精度、大量程、高安全性的电力检测要求。

工作原理

图 1:光纤电流传感器结构原理图

宽谱光源发出的光束经过起偏器后变为线偏振光,以 45° 角度耦合进入保偏光纤,分别沿快轴与慢轴传输。

两路正交偏振光通过 1/4 波片后,分别转换为左旋圆偏振光与右旋圆偏振光,再入射至传感光纤环。

导体电流产生的磁场会使两种圆偏振光传输速度产生差异,进而引发光波相位变化。

光束在传感末端经镜面反射后,两路圆偏振模式相互切换,再次穿过传感光纤环并二次感受磁场作用,实现检测信号倍增。

两路圆偏振光再次经过波片后恢复为线偏振光,并在起偏器处发生干涉;通过检测干涉光强解算相位差,最终精准测得被测电流。

系统核心器件

  1. SLD(超辐射发光二极管):宽谱光源

  2. PIN:光电探测器

  3. Coupler:光纤耦合器

  4. Polarizer:在线光纤起偏器

  5. Modulator:相位调制器

  6. PM Fiber:保偏光纤

  7. QWP(1/4 波片):四分之一波片

  8. Mirror:反射镜

  9. Sensing Fiber Loop:传感光纤环(常采用通用通信光纤)

  10. Conductor:载流导体

铭创光电可提供多款紧凑型封装无源光器件,适配光纤电流传感器系统搭建与集成。如有选型、定制及技术需求,欢迎联系铭创光电。