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三、光纤电流电压互感器的研发及其在智能电网中的应用
时间:2017-6-11 22:19:43

电流和电压互感器是智能电网的一个重要组成部分。相对于电磁式电流互感器,光纤电流互感器具有耐高压、速度快,小巧、轻便、耐饱和以及对电磁干扰不敏感等优势,是未来智能电网的一个发展方向。光纤电流互感器已有二十多年的发展历史,但是还没能规模化普及,主要原因是可归纳为造价高、温度稳定性较差及安装困难。

造价高的主要原因是因为大部分电流互感器采取的是光纤陀螺的原理,用Sagnac干涉仪来检测电流产生的磁场。在这里由磁场引起的法拉第效应会使沿光纤环相反方向传播的两路光产生非互易性 (等效于由于光纤陀螺转动而产生的非互易性),从而使干涉仪中有相应的表征磁场(电流)大小的信号输出。光纤陀螺中一般元器件都很昂贵,包括SLED光源、Y-波导集成光路芯片、Pin-FED低噪声探测器、高速数字电路等,造价不菲。温度不稳定主要是由于光纤环中的残余线性双折射引起的,因为温度变化会引起环中的双折射的变化,从而引起误差信号输出。为了减少这种温度变化引起的残余线性双折射的变化,人们发明了一种称之为旋转光纤的特殊光纤 – 通过在光纤拉制过程中旋转光纤而产生的圆双折射光纤,但即使这类昂贵的圆双折射光纤也不能完全消除残余线性双折射的影响。由于传感器件是一个光纤环,安装时必须关闭电源和切断电缆,会产生极大的安装成本。

为了克服以上困难,我们与美国General Photonics合作,利用一种新型的磁光晶体制作出小型、低价、易安装的直通型电流互感器。同时我们也与美国的合作伙伴一道,开发具有温度补偿结构和功能的新型电流互感器及全套监测及数据处理系统,并致力于与电力领域用户合作,探索此类新型器件及系统在电网中的广泛应用,并最终实现产业化。