三角形双层光路光学电流互感器传感头的研究

分析了四角形双层光路子光电流互感器（ＯＣＴ）传感头的位相差补偿原理及其存在的问题，进而提出了一种结构更为简洁，性能更加优越的光学电流互感器传感头方案；详细地介绍了这种结构的设计原理，方法，进一步论证了光的色散对于这种传感头造成的位相差是非差的非常小的，对测量影响可以忽略，因而该方案具有实用价值。     

用于电力系统的光学电流互感器技术进展

介绍了光学电流测量技术的发展情况，描述了目前几种主要的互感器结构及其基本原理，并对各自存在的问题及解决途径进行了讨论。从研究现状来看，块状玻璃型传感器技术相对成熟，已经有商业产品问世；混合型传感器测量精度较高，但传感头有源电路的供电技术复杂，还没有圆满的解决方案；全光纤型是光学电流互感器发展的最终目标，目前存在的主要问题是光纤的固有线性双折射难以处理，有赖于新型光纤材料及集成光学元件的进一步发展。最后综合评述了光学电流互感器技术的发展趋势及产业化前景。     

光学平衡桥式电流互感器的设计

为了消除传感头随温度变化的线性双折射对光学电流互感器性能的影响,提出了光学平衡桥式电流互感器的概念,并给出了设计原理.推导了与温度有关的线性双折射导致的线偏振光方化角变化量的解析式,并计算了用1/2波片来消除线性双折射影响时波片光轴的方向.给出了光学平衡桥的工作原理和信号处理的方法,推导出计算电流的表达式.进行了实验研究,螺线管电流为2 A,温度在20℃-65℃范围变化时,所设计互感器的输出误差在2.96%以内.提出的光学平衡桥式电流互感器,解决了原有方法存在的线性双折射随温度变化对测量精度影响的难题,有利于促进光学电流互感器的实用化进程.     

光学电流传感器传感头的研究

设计了一种光路全闭合的光学电流传感头、推导出传感头双射折和被测量关系的解析式，得出了若干重要的结论，给出了实验结果。此传感头已在１１０ｋＶ变电站投入试运行。     

线性双折射对光纤电流互感器影响的研究

应用琼斯矩阵理论分析传感光纤中残余线性双折射对光纤电流互感器测量精度的影响。根据干涉结果得到在传感光纤中加入大量圆双折射可以抑制残余线性双折射,并提出有效的减小线性双折射误差的方法。     

三相光学电流互感器中的光耦合器

三相光学电流互感器是以Faraday磁光效应为基础,以电力系统三相电流为测量对象的新型电力计量装置,它在电力系统计量和继电保护中具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力,本文论述了三相光学电流互感器的基本原理,重点分析了系统中光耦合器性能改变对三相光学电流互感器的影响,为三相光学电流互感器的建立、系统中光耦合器的选择和数据处理方法提供理论指导.     

光学电流互感器中线性双折射与法拉第效应的分离检测

分析了线性双折射对光学电流互感器(OCT)电压输出的影响,指出了差除和信号处理方案检测输出光信息的不完备性问题,用琼斯矩阵理论证明了差除和方案不能独立检测块状玻璃传感头中线性双折射的结论。提出了光学电流互感器的椭偏检测方案,从椭圆偏振光参量方程出发,推导了温致线性双折射、法拉第旋转角与输出椭圆偏振光椭率、倾角之间的解析式,证明了椭偏检测法对输出光信息检测的完备性,实现了温致线性双折射和待测电流的同时测量。为保证实时性,提出了输出椭圆光的三态检测方案,采用水平、垂直和45°三个偏振态的实时检偏,既克服了线性双折射的影响又实现了待测电流的实时测量,从检测原理上解决了温致线性双折射对光学电流互感器的影响。     

实用化光学电流传感器光路系统的研究

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器，对其光路系统进行了深入的研究。采用了一种全闭合的传感头结构并解决了光的耦合问题。从提高实用化光学电流传感器的可靠性出发，设计了一套具有光路自诊断能力的主辅光路系统，此传感器已在１１０ｋＶ变电站试运行。     

实用化光学电流传感器光路系统的研究

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器,对其光路系统进行了深入的研究。采用了一种全闭合的传感头结构并解决了光的耦合问题。从提高实用化光学电流传感器的可靠性出发,设计了一套具有光路自诊断能力的主辅光路系统,此传感器已在110kV变电站试运行。     

延迟线长度对全光纤光学电流互感器的影响

基于法拉第效应的Sagnac干涉仪型光学电流互感器可精确测量电流,因此受到广泛关注。延迟线在典型的串联型电流互感器结构中起到不可或缺的作用,其长度变化会影响系统输出,从而有可能使解调出的法拉第相移引入误差。通过对琼斯矩阵得出的理想系统输出进行理论分析与数值仿真实验,研究了延迟线长度变化对尺度因子的影响。研究结果表明,在一定条件下,延迟线长度失匹配会使尺度因子误差超过0.2%,而温度变化导致的延迟线光程变化产生的尺度因子误差不够明显。因此,建议在采用典型的串联型Sagnac结构及该解调方案时,延迟线长度最好与调制圆频率相匹配,如有特殊需求,实际长度与匹配长度的偏差不要超过50m,或者将所有器件整合在一起,采用专用线传输。     

光学电流互感器传感头色散特性对系统灵敏度影响研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了块状玻璃光学电流互感器传感头的色散特性对系统灵敏度的影响,并进行了实验验证.在光学电流互感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动.而在传感头中主要是由单层保偏反射膜的反射相移、光学玻璃的Verdet常数以及光学玻璃内的线性双折射这三个因素的色散特性,使得光学电流互感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,这种色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的.本研究结果可为光学电流互感器的研究设计人员提供有用的参考.     

基于LabView的光纤电流互感器一体化测试系统设计

光纤电流互感器日益成为电力系统中最重要的设备,在实用化研究中,光纤电流互感器的检测精度是重要的指标之一,而被测电流的谐波和光纤电流互感器内部的噪声往往影响其测量的准确性。因此对光纤电流互感器谐波的检测以及对其解调算法实用性的验证非常重要。为进一步的谐波治理提供依据及验证解调算法能否有效运用问题,在详细分析现有的谐波检测理论和两种解调算法原理的基础上,设计了一种基于虚拟仪器LabView的光纤电流互感器谐波检测及解调算法测试一体化系统,在快速检测电流各次谐波电平的同时解调出被测电流的信息并对比验证两种解调算法的可行性与优越性,验证结果表明第二种解调算法的精度明显优越于第一种解调算法,更能适用于光纤电流互感器的信号解调。     

保偏膜式光学玻璃电流传感头温度特性理论分析

用理论分析和计算机仿真的方法研究了环境温度变化导致的光源中心波长移动和传感头材料Verdet常量与应力双折射变化对光学电流互感器输出性能的影响.结果表明：环境温度由10℃变化到30℃时,归一化尺度因子降低了1.379%.其中光源中心波长随温度的变化对输出尺度因子的影响大于其他光学参量温度特性的影响.因此,在光学电流互感器设计中,必须采取必要的技术措施减小或补偿传感头温度特性对系统的不利影响.     

双折射光纤中色散管理孤子研究

研究色散管理孤子在双折射光纤中的传输特性.应用变分法分析并给出了双折射光纤中色散管理孤子参量演化的常微分方程.数值分析双折射对孤子参量的影响,分析发现在双折射光纤中色散管理孤子的宽度和啁啾不再是严格周期性变化.在色散管理的同时进行周期性偏振补偿可以消除走离效应,可以产生管理孤子.     

基于光探针技术的自聚焦透镜光斑测量方法

以扫描探针显微理论为基础,讨论了基于光学纤维探针技术的自聚焦透镜光斑测量方法,介绍了实验系统的构成和测量原理、光学探针的制作和软件控制技术,并且以日本产NSG自聚焦透镜为样品进行了光斑测量和分析.所得结果对于评价自聚焦透镜的成像性能具有重要意义.     

起偏器参量对光学电流传感器性能的影响

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析、计算机仿真和实验研究的方法,考察了偏振片的消光比和预偏角误差对光学电流传感器输出特性的影响.研究结果表明,上述偏振片参量均可在光学电流传感器的输出中引入直流分量,并使尺度因子发生一定的改变.当最终输出信号用交流电表度量时,输出信号中引入的直流分量可被交流电表中自带的隔直电容滤除,尺度因子的改变可用后续信号处理电路中的放大单元矫正.本研究结果可为光学电流传感器的设计人员提供有用的参考.     

基于光学涡旋相移技术的离面位移测量

设计了基于光学涡旋相移技术的离面位移测量实验方案,实现了电子散斑干涉中相移的数字控制.该方法利用输入液晶空间光调制器中的叉形光栅产生涡旋光束,通过涡旋光束绕轴的旋转产生相移;同时,产生的涡旋光束又作为参考光与物光干涉.实验中,在物体发生离面位移前后依次输入四幅叉形光栅,产生相移步长为π/2的涡旋光束,利用CCD获得涡旋光与物光的干涉光场,从而获得离面位移场的包裹相位;再通过解包裹,获得物体离面变形的相位变化.光学涡旋相移法可应用于离面位移测量.