[科普中国]-光电式互感器

应用光电技术通过光纤传送信息来测量大电流或高电压的互感器。在高电位(或远)端，由待测电流或电压调制产生的光信号经光纤传输到地电位(或测量)端，通过光电变换和电子电路解调，得到被测电流或电压。根据这种装置的工作原理，也可测量处于高电位端的温度、振动、位移等信号。

释义应用光电技术通过光纤传送信息来测量大电流或高电压的互感器。在高电位(或远)端，由待测电流或电压调制产生的光信号经光纤传输到地电位(或测量)端，通过光电变换和电子电路解调，得到被测电流或电压。根据这种装置的工作原理，也可测量处于高电位端的温度、振动、位移等信号。

电力系统中通常采用电磁式互感器测量大电流或高电压。随着系统电压等级的日益提高，这种具有铁芯和绕组的互感器结构变得非常复杂，因此人们应用光纤及光电技术，发展光电式电压互感器和光电式电流互感器来测量高电压和大电流。与电磁式互感器相比，光电式互感器具有如下优点：①绝缘结构简单，体积小，重量轻，造价低;②无铁芯、无磁饱和及铁磁谐振引发的问题;③抗电磁干扰性能好，不会有低压侧开路出现高电压的危险;④频率响应范围宽，动态范围大，测量准确度高;⑤不充油，无燃烧、爆炸等危险;⑥能适应电力计量与保护的数字化、微机化和自动化的发展潮流。

分类根据传感器头部是否使用电源，光电互感器可分为无源式和有源式两种。

无源式光电互感器无源式光电电流互感器的原理框图如图所示，它利用法拉第(Faraday)磁光效应来测量电流。当线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时，其偏振面会发生旋转，旋转角与平行于光线方向的磁场有线性关系;通过测量通有电流i的导体周围线偏振光偏振面旋转角的变化θ=μ0VKi(其中μ0为真空磁导率;V为磁光材料的Verdet常数;K为系数，当通光路径围绕通流导体一周时K=1)，就可间接地测量出导体中的电流值。图中，发光器件发出的线偏振光经光纤传输到高电位端，光线通过磁光材料时受待测电流产生的磁场作用而发生旋转。偏振面已旋转的线偏振光经由光纤传回地电位端后，先由检偏器将角度信息转化为光强信息再经光电变换，并进行放大、处理，以正确反映待测的电流信息。

利用泡克尔(Pockels)效应可制成无源式光电电压互感器，其结构类似于无源式光电电流互感器，但传感器中采用的是对电压敏感的电光晶体。

有源式光电互感器有源式光电电流互感器中，在高电位端通过采样线圈取得与待测电流成正比的电压信号，再经模数转换器变换为电脉冲信号，并驱动发光器件输出光脉冲信号。此光脉冲信号经光纤传回地电位端后，先由光电器件转化为电脉冲信号，再经放大、数模转换，以正确反映待测的电流信号。高电位端的电子电路电源采用“光供能”方式形成：地电位端的激光器发出的强光经光纤传输到高电位端，由光电转换器件将光能量转化为电能量，为高电位端的电子电路供电。1

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学