本發(fā)明涉及電流檢測領(lǐng)域，具體講涉及一種多路復(fù)用全光纖電流傳感器。

背景技術(shù)：

電流傳感器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，為各種安全穩(wěn)定控制、繼電保護(hù)以及計(jì)量裝置提供電信號。目前，在電力系統(tǒng)中廣泛使用的電流傳感器是基于電磁感應(yīng)原理的電磁式電流傳感器。隨著特高壓和超高壓電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)傳輸電力容量的不斷增加，電壓等級越來越高，電磁式電流傳感已經(jīng)不能滿足絕緣和測量的需求。

光纖電流傳感器擁有體積小及重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有天然的電絕緣性能、強(qiáng)抗電磁干擾能力、動態(tài)測量范圍大、頻率響應(yīng)范圍寬、靈敏度高和數(shù)字信號輸出等等。光纖電流傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式傳感器已經(jīng)成為必然的趨勢。但是目前的光纖電流傳感器需要在多路低壓側(cè)分別配置一套完整的光學(xué)檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，占用空間大且價格昂貴。

現(xiàn)有的方案是三個調(diào)制器對三路光分別調(diào)制，并利用一個探測器接收信號和雙光源配置。雖然能實(shí)現(xiàn)多路電流的同時檢測，但使用兩個光源和三個調(diào)制器與配備三套單相電流互感器所用元件數(shù)量及價格相差不大，技術(shù)優(yōu)勢不明顯。另一種是三相頻域調(diào)制方案，該方案中利用三個耦合器將光分為4路，取3路作為檢測光源。該方案同樣也需要三個調(diào)制器分別調(diào)制三路光，技術(shù)優(yōu)勢亦不明顯。

因此，需要提供一種技術(shù)方案來克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多路復(fù)用全光纖電流傳感器包括：1、一種多路復(fù)用全光纖電流傳感器，其特征在于，包括：光學(xué)及信號處理模塊A和光纖傳感模塊B；光學(xué)及信號處理模塊A包括：依次連接的光源1、環(huán)行器2和調(diào)制器3，環(huán)行器2和探測器8連接。

調(diào)制器3與光纖傳感模塊B相連；光纖傳感模塊B包括：串聯(lián)的光纖傳感單元。

調(diào)制器3經(jīng)耦合器4與光纖傳感模塊B相連，光纖傳感模塊B包括：并聯(lián)的光纖傳感單元。

調(diào)制器3經(jīng)耦合器4與光纖傳感模塊B相連，光纖傳感模塊B包括：并聯(lián)的光纖傳感單元支路；光纖傳感單元支路包括：串聯(lián)的光纖傳感單元。

光纖傳感單元包括：延遲環(huán)5、與延遲環(huán)相連的1/4波片6及設(shè)于1/4波片的敏感線圈7。光纖傳感模塊中的延遲環(huán)長度互為約數(shù)。

調(diào)制器3為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器的調(diào)制波形包括周期形、準(zhǔn)周期形和偽隨機(jī)形。相位調(diào)制器的材料為鈮酸鋰或鍺酸鉍。

耦合器4包括分光和合光功能。光源1為寬譜光源。寬譜半導(dǎo)體光源為SLED高斯譜光源或LED發(fā)光二極管光源。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明利用光處理系統(tǒng)和光纖傳感單元，即可實(shí)現(xiàn)多路電流的同時測量，有效降低了多路光纖電流傳感器的成本和系統(tǒng)復(fù)雜程度，顯著提升了產(chǎn)品可靠性。

2、本發(fā)明光纖傳感單元可以是直通型的、環(huán)路型的或反射型的，其電流信息在時間域上可以是完全獨(dú)立分開的，也可以是以一定方式疊加在一起的，便于通過數(shù)學(xué)運(yùn)算解析出各單元的電流信息。

3、本發(fā)明中探測器接收到的光信號是多路的疊加，在不同的時間間隔多路信號以不同的形式疊加，并且隨著調(diào)制信號周期性變化而變化，可用于同時測量多路電流或磁場。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多路一體相位型傳感器的并行連接光路圖；

圖2是本發(fā)明多路復(fù)用型傳感器的串行連接光路圖；

圖3是本發(fā)明多路復(fù)用型傳感器串并聯(lián)合的光路圖；

A-光學(xué)及信號處理模塊、B-光纖傳感模塊、1-SLED光源、2-環(huán)行器、3-相位調(diào)制器、4-耦合器、5-延遲環(huán)、6-波片、7-敏感線圈、8-光電探測器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說明：

本發(fā)明采用多路復(fù)用技術(shù)，即光纖傳感模塊中的多個光纖傳感單元共用一套低壓側(cè)的光學(xué)及信號處理模塊A，同時測量多路電流。其多個光纖傳感單元可以并行連接，可以串行連接，也可以同時使用串行和并行連接。

如圖1所示的并行連接，采用1×n的耦合器4，需要保證一束光輸入后分n路的光強(qiáng)一致。n路分別連接n個光纖傳感單元，也可以用多個1×2的耦合器4樹杈狀連接，從支路中選出n路替代。

從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達(dá)相位調(diào)制器3，環(huán)行器2能夠保證從光源1發(fā)出的光全部通向調(diào)制器，而從調(diào)制器3返回的光全部通向探測器8。光進(jìn)入調(diào)制器3后被分為x光與y光兩路，由同一根光纖進(jìn)入光纖線圈，返回后兩路光在調(diào)制器(內(nèi)含檢偏器)處干涉，得到含有相位偏移量的光強(qiáng)信號，從中可檢測出電流強(qiáng)度。

1)調(diào)制后的光通過1×n耦合器4分往n路，各路光強(qiáng)占1/n。

2)然后n路光分別進(jìn)入光纖傳感單元，每個光纖傳感單元由延遲環(huán)5、1/4波片6、敏感線圈7和反射鏡組成。3個光纖傳感單元中的延遲環(huán)長度互為約數(shù)。線偏光經(jīng)過1/4波片6后變成圓偏光，經(jīng)外界磁場的作用產(chǎn)生相位偏移量，然后經(jīng)末端反射鏡反射后原路返回。

3)經(jīng)反射鏡反射的n路光經(jīng)耦合器4到調(diào)制器后各自干涉，光強(qiáng)疊加。

4)然后疊加的光通過環(huán)行器，由光電探測器8檢測光強(qiáng)，并轉(zhuǎn)換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

如圖2所示的串行連接方案，光依次通過多個光纖傳感單元，然后經(jīng)末端反射鏡原路返回到相位調(diào)制器3，最終到探測器8。

1)從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達(dá)相位調(diào)制器3。

2)調(diào)制后的光依次經(jīng)過n個光纖傳感單元(n個5,6,7組合)。光纖傳感單元中延遲環(huán)5長度互為約數(shù)，線偏光進(jìn)入敏感線圈7前先經(jīng)過1/4波片6后變成圓偏光，經(jīng)外界磁場的作用產(chǎn)生相位偏移量；圓偏光出敏感線圈后再經(jīng)過1/4波片6變成線偏光；然后線偏光在進(jìn)入下一個光纖傳感單元。

3)光經(jīng)過最后一個敏感線圈后不再經(jīng)過1/4波片6，而是經(jīng)反射鏡反射原路返回再次經(jīng)過n個光纖傳感單元后到調(diào)制器，然后三路光各自干涉，光強(qiáng)疊加。然后疊加的光通過環(huán)行器2，由光電探測器8檢測光強(qiáng)，并轉(zhuǎn)換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

如圖3所示的串并聯(lián)合方案，利用耦合器4將光路分為并行連接的幾路，每路中可以單獨(dú)連接一個或串行連接多個光纖傳感單元，每路末端均有反射鏡，反射回來的光再次經(jīng)過耦合器4最終到達(dá)探測器8。

1)從SLED光源1發(fā)出的光通過一個環(huán)行器2到達(dá)相位調(diào)制器3。

2)調(diào)制后的光通過1×n耦合器分往n路。

3)每路光可進(jìn)入一個光纖傳感單元，而后經(jīng)末端反射鏡返回。

4)耦合器4也可以進(jìn)入幾個串行連接的光纖傳感單元，然后經(jīng)末端反射鏡返回。

5)返回的光經(jīng)耦合器4疊加進(jìn)入調(diào)制器各自干涉，然后通過環(huán)行器，由光電探測器8檢測光強(qiáng)，并轉(zhuǎn)換成電信號傳入信號處理系統(tǒng)。

光纖傳感單元包括：延遲環(huán)、1/4波片和敏感線圈。

其中，延遲環(huán)的長度互為約數(shù)，分別為L、aL……bL(a和b為整數(shù)且1<a<b)，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)波形在時域上將n個干涉信號區(qū)分開來。

探測器8接收到的光信號是多路的疊加，在不同的時間間隔多路信號以不同的形式疊加，并且隨著調(diào)制信號周期性變化而變化。選擇幾種不同的組合便可以分別計(jì)算出每路電流的大小。

光源1為寬譜光源。調(diào)制器3為相位調(diào)制器；相位調(diào)制器的調(diào)制波形包括周期形、準(zhǔn)周期形和偽隨機(jī)形。相位調(diào)制器的材料為鈮酸鋰或鍺酸鉍。相位調(diào)制器3可以是Y分支型，直通型或多路反射型。耦合器4包括分光和合光功能。寬譜半導(dǎo)體光源為SLED高斯譜光源或LED發(fā)光二極管光源。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。