技术领域
[0001] 本
申请涉及电流互感器的技术领域，具体而言，涉及双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器。
背景技术
[0002] 目前对
电缆护层接地电流的检测手段，多以电磁
传感器为主，使用
铁芯、电感线圈等基本
电磁感应元件，实现被测线路电流变量电缆护层接地电流的检测。但电
磁传感器存在必须有源安装、传输距离较短、
信号易受干扰及不便于寄生互联等问题。
[0003] 光纤光栅电流互感器可较为理想的解决上述问题，其利用
光信号传输的特点使其不需要再进行独立的有源安装，极大的增加了
信号传输距离且不易受到干扰，同时又具有可寄生互联的特点。
[0004] 而
现有技术中，通常使用光纤光栅电流互感器代替
电磁传感器，虽然可以解决电磁传感器所存在的问题，但其检测
精度易受环境
温度的影响，特别是在昼夜温差、季节温差较大的区域，光纤光栅电流互感器的检测精度可靠性较低。
发明内容
[0005] 本申请的目的在于：在光纤光栅电流互感器中设置极性相反、方向垂直的
磁性形变单元，采用差动形式对电缆护层接地电流进行检测，提高光纤光栅电流互感器的检测可靠性，降低
环境温度变化对光纤光栅电流互感器检测精度的影响。
[0006] 本申请的技术方案是：提供了双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器，该电流互感器适用于电缆护层接地电流检测，该电流互感器包括：第一感应单元，第二感应单元和解调计算机；第一感应单元包括导磁体和第一感应线圈，导磁体为中空矩形，第一感应线圈缠绕于导磁体的一条横边上；第二感应单元包括第二感应线圈、铁芯、外
支撑结构和两个磁性形变单元，第二感应线圈缠绕于铁芯上，外支撑结构包覆于铁芯的外侧，外支撑结构的左右两端、沿垂直方向分别固定有一个磁性形变单元，其中，磁性形变单元的顶端设置有磁体，磁体位于第二感应线圈的中心
位置，且两个磁性形变单元顶端的磁体的磁感线指向相反；解调计算机通过光纤尾纤连接于两个磁性形变单元。
[0007] 上述任一项技术方案中，进一步地，磁性形变单元还包括：悬臂梁和耦合光栅；悬臂梁为等腰三
角形，悬臂梁的底边固定安装于外支撑结构的顶部，悬臂梁的
顶点安装有磁体，悬臂梁中线位置粘接有耦合光栅，耦合光栅连接于光纤尾纤。
[0008] 上述任一项技术方案中，进一步地，第一感应线圈以顺
时针方向缠绕于导磁体的一条横边上，第二感应线圈以逆时针方向缠绕于铁芯上；左磁性形变单元的磁体的磁感线指向为由左至右，右磁性形变单元的磁体的磁感线指向为由右至左。
[0009] 上述任一项技术方案中，进一步地，外支撑结构内部设置有
电磁屏蔽网。
[0010] 上述任一项技术方案中，进一步地，导磁体分为上下两部分，下半部导磁体固定于
基座，上半部导磁体的横边上缠绕有第一感应线圈，上半部导磁体和下半部导磁体的
接口处的两侧胶粘有固定卡扣，固定卡扣闭合后，上半部导磁体和下半部导磁体紧密贴合。
[0011] 上述任一项技术方案中，进一步地，电流互感器还包括：
母线固定装置；母线固定装置包括依次连接的连接座、方向固定线和母线套环，母线固定装置通过连接座粘接于下半部导磁体，母线套环为分体式结构，母线套环用于连接待测母线；方向固定线为滑膜连接的多节结构，方向固定线用于调整待测母线在导磁体中的位置，使待测母线位于导磁体的中心。
[0012] 本申请的有益效果是：
[0013] 在光纤光栅电流互感器中设置两个极性相反、方向垂直的磁性形变单元，采用差动形式，对电缆护层接地电流进行检测，提高光纤光栅电流互感器的检测可靠性，降低环境温度变化对光纤光栅电流互感器检测精度的影响。
附图说明
[0014] 本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对
实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0015] 图1是根据本申请的一个实施例的双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器的示意图；
[0016] 图2是根据本申请的另一个实施例的双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器的示意图；
[0017] 图3是根据本申请的一个实施例的校正系统的示意图；
[0018] 图4是根据本申请的一个实施例的
输出信号的示意图。
具体实施方式
[0019] 为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0020] 在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0021] 实施例一：
[0022] 如图1所示，本实施例提供了一种双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器，该电流互感器适用于电缆护层接地电流检测，该电流互感器包括：第一感应单元，第二感应单元和解调计算机；
[0023] 第一感应单元包括导磁体11和第一感应线圈12，导磁体11为中空矩形，第一感应线圈12缠绕于导磁体11的一条横边上；第二感应单元包括第二感应线圈21、铁芯22、外支撑结构23和两个磁性形变单元24，第二感应线圈21缠绕于铁芯22上。
[0024] 进一步的，第一感应线圈12以顺时针方向缠绕于导磁体11的一条横边上，第二感应线圈21以逆时针方向缠绕于铁芯22上；左磁性形变单元的磁体26的磁感线指向为由左至右，右磁性形变单元的磁体26的磁感线指向为由右至左。
[0025] 具体的，当母线线缆通过电流时，第一感应线圈12产生感应电流，流入第二感应线圈21中，缠绕在铁芯22上的第二感应线圈21产生交变
磁场，当第二感应线圈21磁场方向与左磁性形变单元的磁体26的磁场方向一致时，左磁性形变单元向第二感应线圈21靠拢，此时，右磁性形变单元的磁体26的磁场方向与第二感应线圈21磁场方向相反，右磁性形变单元远离第二感应线圈21。
[0026] 外支撑结构23包覆于铁芯22的外侧，为了降低外部磁场对第二感应线圈21产生的磁场的干扰，外支撑结构23内部设置有电磁屏蔽网。
[0027] 外支撑结构23的左右两端、沿垂直方向分别固定有一个磁性形变单元24，其中，磁性形变单元24的顶端设置有磁体26，磁体26位于第二感应线圈21的中心位置，且两个磁性形变单元24顶端的磁体26的磁感线指向相反；
[0028] 进一步的，磁性形变单元24还包括：悬臂梁和耦合光栅；悬臂梁为等腰三角形，悬臂梁的底边固定安装于外支撑结构23的顶部，悬臂梁的顶点安装有磁体26，悬臂梁中线位置粘接有耦合光栅，耦合光栅连接于光纤尾纤25。
[0029] 具体的，磁性形变单元24采用在悬臂梁上胶粘耦合光栅的形式，当磁性形变单元在第二感应线圈21产生的磁场的作用下产生形变时，粘接在悬臂梁上的耦合光栅受
挤压或拉伸，即两个耦合光栅受
力方向相反，其中心
波长移动方向相反，利用解调计算机可直接获得中心波长的差值，进而通过标定曲线及拟合
算法获得被测线缆电流值。
[0030] 解调计算机通过光纤尾纤25连接于两个磁性形变单元24。
[0031] 具体的，解调计算机利用光栅中心波长的差动计算检测电流，即可降低对外部环境温度对光纤光栅电流互感器的影响，提高检测可靠性。
[0032] 实施例二：
[0033] 如图2所示，本实施例提供了另一种双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器，为了进一步降低电流检测的成本，将其主要的检测部分设置为分体式结构，以便于在对相同载流量的电缆进行电缆护层接地电流检测时，可以使用同一套电流互感器，避免检测装置之间的差异，导致检测结果异常。
[0034] 在上述实施例的
基础上，导磁体11分为上下两部分，下半部导磁体固定于基座14，以便安装于电缆接地交叉互联箱内。上半部导磁体的横边上缠绕有第一感应线圈12，将上半部导磁体、第一感应线圈12和第二感应单元作为便携式检测部分，需要进行检测时，将该部分与安装在电缆接地交叉互联箱内的下半部导磁体进行组装，实现对待测母线13中电流的检测。
[0035] 上半部导磁体和下半部导磁体的接口处设置有有固定卡扣18，为了避免固定卡扣18对导磁体11内部磁场的影响，采用胶粘的方式，将固定卡扣18的两端分别胶粘于上半部导磁体和下半部导磁体，进行检测时，利用固定卡扣18将上半部导磁体和下半部导磁体进行组装，固定卡扣18闭合后，上半部导磁体和下半部导磁体紧密贴合，以便于在其内部形成封闭的磁场。
[0036] 进一步的，电流互感器还包括：母线固定装置；母线固定装置包括依次连接的连接座15、方向固定线16和母线套环17。母线固定装置通过连接座15粘接于下半部导磁体，为了便于将待测母线13固定于母线固定装置，设置的分体式结构母线套环17，用于连接待测母线13。
[0037] 考虑到待测母线13存在晃动、以及电流互感器在电缆接地交叉互联箱内的安装误差，在母线固定装置中设置可以调节位置的方向固定线16，方向固定线16为滑膜连接的多节结构，用于调整待测母线13在导磁体11中的位置，使待测母线位于导磁体11的中心。
[0038] 为了验证本实施例中电流互感器的准确性和可靠性，首先搭建校正系统，如图3所示。使用工频220V交流电源给测试
电路供电，利用滑动变阻器调节母线电流的大小，通过钳式电流表读取母线电流值，最大及最小电流的检测标准为解调仪可获得完整的50Hz正弦信号。调节母线电流，将电流值稳定在0.5A，第一感应线圈12受交变磁场作用产生感应电流并流入第二感应线圈21，第二感应线圈21产生交变磁场，该交变磁场推动磁体26运动，并同时带动悬臂梁及耦合光纤发生形变振动，其输出信号如图4(a)和图4(b)所示，调节母线电流到100A时，输出信号
波形如图4(c)所示，对所测信号进行频域分析，如图4(d)所示，可知，该传感器对50Hz母线电流完整还原。
[0039] 通过大量的校正和实际检测环境中的测量，本实施例中电流互感器可以提高电缆护层接地电流检测的准确性，且可以根据现场情况二次设计调整整体结构，降低了电缆护层接地电流互感器的成本及施工难度，且检测装置中的元件均为可更换元件，便于监测装置的后期维修。
[0040] 以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了双悬臂梁差动式光纤光栅电流互感器，适用于电缆护层接地电流检测，包括：第一感应单元包括导磁体和第一感应线圈，导磁体为中空矩形，第一感应线圈缠绕于导磁体的一条横边上；第二感应单元包括第二感应线圈、铁芯、外支撑结构和两个磁性形变单元，第二感应线圈缠绕于铁芯上，外支撑结构的左右两端、沿垂直方向分别固定有一个磁性形变单元，磁性形变单元的顶端设置有磁体，磁体位于第二感应线圈的中心位置，且两个磁性形变单元顶端的磁体的磁感线指向相反；解调计算机通过光纤尾纤连接于两个磁性形变单元。通过本申请中的技术方案，提高光纤光栅电流互感器的检测可靠性，降低环境温度变化对光纤光栅电流互感器检测精度的影响。
[0041] 本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。
[0042] 本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。
[0043] 尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加
权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。
