GMM-FBG电流传感器及其应用技术

【摘要】： 构建智能电网,对输变电设备故障电流实现在线检测、高精度故障诊断是电力设备安全可靠运行的关键。本文针对用于电流故障检测的传统电磁式电流互感器存在局限性、光学电流互感器的不足,设计了基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)和光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)组合的、具有铁磁回路的故障电流检测系统。 基于GMM磁致伸缩系数大、FBG传感可靠、蒙乃尔(Monel)合金与GMM具有相近的温度特性等优点,将蒙乃尔合金与GMM组合。把同一光纤上中心波长相同的两个FBG沿着GMM棒和Monel合金棒长度方向分别粘贴到其中心位置,组成新型的具有温度补偿功能的Monel-GMM-FBG电流传感器,将其置于温控箱中进行温度补偿实验研究,表明Monel合金能够补偿GMM在电流传感中受环境温度影响导致FBG波长变化。 本文应用数值分析方法,分析了三相电路中其中一相发生故障电流时对其它两相电路上Monel-GMM-FBG传感器的影响,设计了基于GMM-Monel-FBG传感的具有导磁回路的磁路系统,论证了施加导磁回路后的传感器在各相电流发生故障时均相互独立,消除了当三相电路发生故障时三个传感器相互影响的现象,能够实现三芯电缆故障电流的检测。 本文研制了基于GMM-Monel-FBG传感、具有导磁回路的工频电流互感装置,提出了利用分布反馈式(DFB)激光器实现FBG交变应变信号解调的方案,实现了在有偏置磁场条件下工频交流电流信号的检测。满量程精度和电流检测灵敏度都比基于波分复用器边带解调方案有较大的提高。该电流传感装置具有结构简单、稳定性好、测量准确等优点,可能成为今后电力系统中电流检测的一种选择。