具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图为集群式光学电流传感器及其信号处理装置示意图，如图所示，A相导体(12)、B相导体(13)、C相导体(14)之间以平行方式水平排列放置，相邻导体间距离为定值，集群式光学电流传感器包括6个传感器系统(15)和1个集群式光学电流传感器实时信号处理系统(20)；其中，6个传感器系统(15)沿光路传输方向依次连接的高稳定可控电流源(6)、受控发光源(7)、光分光路(8)、传感磁光光路结构(9)、光电探测器(10)、模/数转换器(11)；其中，传感磁光光路结构(9)包括输入准直器(1)、起偏器(2)、磁光材料(3)、检偏器(4)、平行输出准直器(5)；其中，集群式光学电流传感器实时信号处理系统(20)包括集群式光学电流传感器数据处理单元(16)、三相电流信号输出单元(17)、互感器位置信号输出单元(18)、信号输出综合单元(19)。

所述集群式光学电流传感器通过法拉第磁光效应测量磁场强度从而反映待测导体内的电流大小，将传感器结构(21)置于待测导体周围，一条导线周围配有一组传感器结构(21)(数量为2～10个)，本组传感器结构(21)中的传感磁光光路结构(9)相互平行且都与垂直于被测电流导线；打开高稳定可控电流源(6)，高稳定可控电流源(6)以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动受控发光源(2)输出高稳定的直流光强；打开光电探测器(10)的开关和模/数转换器(11)的开关；打开集群式光学电流传感器实时信号处理系统(21)电源，将数据处理程序及参数输入到集群式光学电流传感器数据处理单元(16)中；信号输出综合单元(19)输出三相电流信息和互感器位置信息。

集群式光学电流传感器数据处理单元(16)的具体计算过程如下：

I_a、I_b、I_c为三相电流，a、b、c为互感器左侧磁光玻璃距离最近导体之间的距离，I₁～I₆为模/数转换器输出的数字信号；d为相邻导体之间的距离，M为磁光玻璃长度的一半。

给定变量初始值为I_a ⁽⁰⁾，I_b ⁽⁰⁾，I_c ⁽⁰⁾，a⁽⁰⁾，b⁽⁰⁾和c⁽⁰⁾，并令其修正量分别为ΔI_a ⁽⁰⁾，ΔI_b ⁽⁰⁾，ΔI_c ⁽⁰⁾，Δa⁽⁰⁾，Δb⁽⁰⁾和Δc⁽⁰⁾。

令迭代次数k＝0，开始迭代。

(1)计算不平衡量f₁ ^(k)，f₂ ^(k)，f₃ ^(k)，f₄ ^(k)，f₅ ^(k)和f₆ ^(k)

(2)计算其雅可比矩阵J

其中，

(3)解修正方程，计算第k次迭代得到的修正量ΔI_a ^(k)，ΔI_b ^(k)，ΔI_c ^(k)，Δa^(k)，Δb^(k)和Δc^(k)

(4)对变量进行修正

a^(k+1)＝a^(k)-△a^(k)

b^(k+1)＝b^(k)-△b^(k)

c^(k+1)＝c^(k)-△c^(k)

(5)将ΔI_a ^(k+1)，ΔI_b ^(k+1)，ΔI_c ^(k+1)，Δa^(k+1)，Δb^(k+1)和Δc^(k+1)作为新的变量初值，按照(1)(2)(3)(4)重新进行下一次迭代，直至当满足时迭代结束。其中，ε为迭代精度；

一种集群式光学电流传感器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、将传感器结构(21)置于待测导体周围，一条导线周围配有6个传感器结构(21)(数量为2～10个)，本组传感器结构(21)中的传感磁光光路结构(9)相互平行且都与垂直于被测电流导线；

步骤2：打开高稳定可控电流源(6)，高稳定可控电流源(6)以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动受控发光源(2)输出高稳定的直流光强；

步骤3：打开光电探测器(10)的开关和模/数转换器(11)的开关；

步骤4：打开集群式光学电流传感器实时信号处理系统(20)电源，将上述数据处理程序及基本参数输入到集群式光学电流传感器数据处理单元(16)中，以三相电流IA＝100、IB＝100、IC＝-200为例验证，，输入基本参数a＝50、b＝50、c＝50对LABVIEW进行初始化，此时得到的数据为I1＝23.23、I2＝-21.634、I3＝-12.953、I4＝-73.566、I5＝-77.914、I6＝35.445，并利用上述处理过程进行计算并得到三相电流瞬时值I_a、I_b、I_c和互感器位置信号a、b、c最终结果，如下表所述：

实际值与测量值对照表

步骤5：信号输出综合单元(19)输出三相电流信息I_a、I_b、I_c和互感器位置信息a、b、c。

本发明主要适用于电力系统电流测量，在传统电流测量的基础上，本发明提出一种集群式光学电流传感器测量电流及传感器位置的方法，所述方法包括以下步骤：

1)高稳定可控电流源(6)以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动受控发光源(7)输出高稳定的直流光强，光信号经过传感磁光光路结构(9)后到达光电探测器(10)；

2)集群式光学电流传感器通过传感磁光光路结构(9)中的磁光材料(3)的法拉第旋光效应感应此处的磁场强度；

3)模/数转换器(11)接收从光电探测器(10)传输的模拟信号，并转换为数字信号传送给集群式光学电流传感器实时信号处理系统(20)中的集群式光学电流传感器数据处理单元(16)；

4)集群式光学电流传感器数据处理单元(16)通过算法运算测量三相电流信号和互感器位置信号，并由信号输出综合单元(19)将测量的信号输出。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明在测量三相电流时，通过将每相导体上的传感头相互耦合，使传感器输出结果中同时包含三相电流结果，避免了磁场干扰对块状磁光玻璃互感器的影响，有效提高传感器的测量精度。

2、本发明在测量三相电流时能够同时测得互感器与导体之间的位置关系，能够消除因互感器位置变动因素对传感器长期运行稳定性的影响。

3、本发明提出的互感器为多个块状磁光玻璃互感器，制造工艺简单，造价低，更利于批量生产。

本领域技术人员应该知晓，以上实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。