高电压技术第36卷第4期2010年4月30日HighVoltageEngineering,Vol.36,No.4,Apr.30,2010消除振动敏感性与温度漂移的光纤电流互感器穆杰1,2,王嘉1,赵卫1,徐金涛1(1.中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学国家重点实验室,西安710119;2.中国科学院研究生院,北京100049摘要:振动敏感性和温度漂移是基于法拉第效应的光纤电流互感器的两大缺点,限制了其在恶劣环境下的工程应用。为此设计并验证了一种消除振动敏感性与温度漂移的新型光纤电流互感器。采用双线绕法绕制光纤线圈;在线圈的传感光纤中点处耦合一个半波片;将位于传感线圈输入端口的一个1/490°。使用琼斯矩阵方法分析了新互感器对振动敏感性和温度漂移的消除明,新型的光纤电流互感器能够在外界振动频率10~400Hz、~20g的环境下稳定测量100~1000A的电流,系统线性度良好,相对偏差不超过±0.250°C~°C度漂移。该互感器结构简单、精度高、,。关键词:电流互感器;振动敏感性;;;双线绕法;波片:T52.:A100326520(20100420980207基金资助项目:国家自然科学基金(60537060。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(60537060.InsensitiveFiber2opticCurrentTransducerMU激e1,2,WANG激a1,ZHAOWei1,XU激n2tao1(1.StateKeyLaboratoryofTransientOpticsandPhotonics,Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMechanics,ChineseAcademyofSciences,Xi’an710119,China;2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,ChinaAbstract:Theinsensitivitytovibrationandthetemperaturedriftaretwodefectsofthefiber2opticcurrenttransducerbasedontheFaradayeffect,whichrestrictitsharshenvironmentengineeringapplications.Therefore,anewschemeoffiber2opticcurrenttransducerinsensibletovibrationandtemperatureisdesignedandverified.Itssensingfibercoilisfabricatedbythebifilarwindingtechnique,whichconsistsofonehalf2waveplateembeddedinthemiddleofthesensingopticalfiberandonequarter2waveplaterotatedby90degreesinitsinputport.TheoreticalanalysiswithJonesmatrixshowsthatthenewtransducerisinsensitivetovibrationandtemperature.Experimentalresultsusinglow2frequencyvibrationtesttableandlow/hightemperaturechambersuggestthat,thisnewtransducercansteadilymeasurethecurrentfrom100to1000Aunderstrongmechanicalvibrationataccelerationsupto20gandfrequen2ciesfrom10to400Hz,withgoodlinearityandarelativedeviationofnohigherthan±0.2%.Furthermore,itstemperaturedriftiseliminatedinthetemperaturerangeof250°C~50°C.Thisconfiguration,withsimplestructure,highaccuracyandimmunitytocircumstance,isanewtechniqueforfiber2opticcurrenttransducersdesign.Keywords:currenttransducer;vibrationsensitivity;Faradayeffect;Sagnaceffect;Jonesmatrix;bifilarwinding;waveplate0引言随着电力工业的迅猛发展,电网电压等级不断提高、容量不断增加,传统的电磁式电流互感器由于存在磁饱和、动态范围小、易燃易爆、电磁干扰严重、重量重等一系列缺点[1],已难以继续满足新一代电力系统对电流测量器件的要求。近年来,萨格奈克干涉式光纤电流互感器(sagnacinterferometerfi2ber2opticcurrenttrans2ducer因其在高电压和大电流测量领域中的潜力,得到了研究者的广泛关注[2]。它是以法拉第磁光效应为原理,当偏振光沿电流产生的磁场方向通过介质时,磁场将改变偏振光的偏振态,进而影响干涉光强。通过干涉法或其它方法可间接测量出磁场的值,从而实现对电流的间接测量[3]。与传统的电磁式电流互感器相比,光纤电流互感器具备诸多优势:不含铁心,故无磁饱和现象;采用光纤作为传感介质,电绝缘性高,抗电磁干扰能力强,不存在开路危险;体积小,质量小,因此拥有广阔的市场应用前景。然而,目前萨格奈克干涉式光纤电流互感器并未得到广泛的工程应用,其重要原因之一是这种互感器对环境振动的敏感性以及环境中温度扰动产生的温度漂移。由于采用了类似萨格奈克干涉仪的光89路结构,当光通过光纤环形腔发生干涉时,环...