专利名称：法拉第光学电流传感器装置的制作方法
法拉第光学电流传感器装置背景技术
法拉第光学电流传感器可以用于测量附近的电力线中的电流。法拉第光学电流传 感器依靠法拉第效应工作。法拉第效应说的是偏振光束的旋光度与光束方向上的磁场分量 成比例。电荷在导体内迁移会产生环绕导体的环形磁场。因此，通过将光学法拉第光学电 流传感器平行于磁场线的方向放置，可以测量电流的大小。与变流器之类的常规技术相比，使用法拉第光学电流传感器提供了许多优点。最 重要的优点之一是法拉第光学电流传感器可以完全由介电材料构成的事实。这对高电压/ 强电流应用来说尤其重要，并且赋予了法拉第光学电流传感器相当大的克服电磁干扰的抗 扰性。法拉第光学电流传感器的另一个重要优点是它们可以与电力线电分离，并且它们不 以任何方式影响电力线中的电流。这几乎消除了通过测量系统的电力线短路的风险。这种 法拉第光学电流传感器的一个例子是本申请人的公司生产的并且在US 7，068，025中描述 的DISCOS Opti模块，引用该文献，因此该文献通过引用被并入本说明书中。法拉第光学电流传感器包括一般形如棒、纤维或者类似物的磁光部件，它们用表 现出高法拉第效应的材料制成。这一般是指具有高维尔德常数的材料。维尔德常数是法拉 第效应的比例常数。偏振光的旋光角可以用下式描述β = VXBXd其中β是旋光角，d是磁场和光相互作用的路径的长度，B是光传播方向上的磁通 密度，而V是维尔德常数。导体外部某位置处的磁通密度可以用如下公知的公式来计算B = ^1-Im其中B是磁通密度，μ ^是磁常数，I是电流，而r是距导体的距离。可以为磁光部件提供来自光源的偏振光，例如发射特定波长的线偏振光的灯或者 LED。光源可以包括偏振滤光器，用于产生具有特定线偏振的光。射出磁光部件的光可以 被检测，并且优选被检测单元转换成电信号。检测单元检测射出磁光部件的偏振光的旋光 度。控制单元可以评价来自检测单元的信号，进行必要的纠错和计算，以求出电力线中的电 流。可能的误差来源包括传感器相对于电力线的位置、光学噪声、当光进出不同光学介质时 的过渡效应以及温度的影响。法拉第光学电流传感器优选在使用之前进行校准，例如用标 准的电流测量设备。标准的电流测量设备可以包括例如变流器。在校准之后，法拉第光学 电流传感器可以代替例如变流器，用于监测电流，并将测量值报告给控制系统。法拉第光学 电流传感器也可以用来检测故障电流，例如短路电流，并将这种现象报告给安全系统，接着 安全系统可以激活相关的断路器和保障系统，以免损坏配电网中的其他设备。磁光部件、光源和检测单元优选经光纤之类的光导管连接。光纤具有相当大的挠 性，并且允许光远距离传播，而光的强度没有太大的损失。但是，重要的是要知道光纤的挠 性是有限的。如果弯曲超过挠性限制，光纤可能因断裂、损坏或者变形而出故障。光纤因过 度弯曲而出的故障一般会永久地使它们无法用于传导光。一般的光纤可以弯曲的程度比电 缆小得多。
由于光学传感器可以用介电材料来构造，因此只有该传感器可以放在其他传感 器，即包含导电材料的传感器，不适合放的位置。这样的位置包括受强电场影响的地方，而 强电场在强电流和高电压工程领域是常见的。另外，法拉第光学电流传感器非常紧凑而且 轻，因为它们不含任何金属部件。用于高电压和强电流应用的磁光部件可以制作成具有毫 米范围内的维度。为了更好地处理与保护，磁光部件以及与光导管的接合处用小的圆柱形 外壳封装起来。光学法拉第光学电流传感器的上述所有特点使得大量的新的测量位置变得 可行。新的测量位置需要合适的固定设备，以将法拉第光学电流传感器固定到电力线 上。多数情况下，电流测量设备在例如子站(substation)内构成独立单元。具有独立的电 流测量单元需要大量空间和材料。但是，使用法拉第光学电流传感器不需要独立的电流测 量单元。由于法拉第光学电流传感器的小尺寸和介电性能，因此它也可以与任何其他高电 压或者强电流设备结合使用。由于测量位置对测量结果有大的影响，因此重要的是要清楚地限定和确定测量位 置。此外，应该保护测量位置不受故意和无意的干扰。对于室外应用，例如高架线，法拉第 光学电流传感器应该被牢固地固定在测量位置，同时应保护其免受自然的任何影响。对于 室内应用，例如在子站内，法拉第光学电流传感器至少应该被牢牢地紧固在测量位置。

发明内容
因此根据本发明的目的是提供一种方法和一种系统，用于将法拉第光学电流传感 器固定在合适的测量位置，以测量附近的电力线中的电流。通过下面对根据用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置的本 发明的第一方面的系统的目前最佳的第一实施方式的详细说明，将会彰显上述需要和上述 目的以及其他许多目的和特点，所述装置包括细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一端相 对的第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所述第 二端伸出的第二光导管，和封装所述法拉第光学电流传感器的空心外壳，所述空心外壳将所述法拉第光学电 流传感器相对于所述空心外壳固定在特定位置，所述空心外壳限定用于容纳所述法拉第光 学电流传感器以及所述第一和第二光导管的通道和与所述通道相通的开口，所述空心外壳 包括用于将所述电力线和所述空心外壳相对彼此固定在毗邻位置并将所述法拉第光学电 流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置的夹持器。一旦系统被校准，测量位置相对于电力线必须保持不变，以获得正确的测量结果。 如果法拉第光学电流传感器的位置固定不牢，那么来自环境的影响可能导致法拉第光学电 流传感器移位。由于磁通密度与距电力线的距离成反比，因此对于相同的电流，法拉第光学 电流传感器在电力线径向上的移位会产生较小的磁场，从而产生测量误差。另外，偏振光的 旋光度与法拉第光学电流传感器的方向上的磁通密度成比例，因此法拉第光学电流传感器 的方向的改变也会产生测量误差。从上可知，显然法拉第光学电流传感器必须放在规定的测量位置，并永久固定在 该测量位置。任何不确定的固定毫无疑问会导致法拉第光学电流传感器的位置随时间改变，从而引起测量误差。使用上述的法拉第光学电流传感器装置，法拉第光学电流传感器被 牢固地固定在合适的测量位置，并且不受外部环境的任何无意的影响。通过提供根据本发明的第一方面的系统的第一实施方式的外壳，法拉第光学电流 传感器装置的测量位置可以固定，从而磁光部件也可以固定。该外壳还保护法拉第光学电 流传感器免受存在于户外环境中的任何自然风险。这样的自然风险可以是例如雨、雪、冰、 尘、沙、日光、风暴、雪暴或者鸟或昆虫之类的野兽。在室内的工业环境中，外壳可以保护法 拉第光学电流传感器远离污染物，例如尘粒，否则它们会进入法拉第光学电流传感器。外壳 和法拉第光学电流传感器应该用基本上磁透明的材料制成，例如象塑料或者铜之类的抗磁 性材料，或者象铝一样的顺磁性材料。使用铁或者多数钢之类的铁磁性材料会屏蔽磁场，使 得法拉第光学电流测量变得不可能。外壳和法拉第光学电流传感器也可以优选用电透明材 料，即介电材料制成。使用介电材料，外壳可以用作绝缘体，并且从电力线通过法拉第光学 电流传感器及其设备传导的故障电流的风险几乎被消除。既电透明又磁透明的材料包括大 多数塑料、橡胶、陶瓷和玻璃。根据本发明的第一方面的用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器 装置的第二实施方式，所述装置还可以包括空心外壳，所述空心外壳包括空心底座部件和 空心环形部件，所述底座部件限定内部空间和用于进入所述底座部件的所述内部空间的所 述开口，所述空心环形部件限定具有主端和次端的所述通道，两端经所述底座部件的所述 内部空间与所述开口相通。由于一般由光纤构成的光导管只能弯曲到某一有限的程度，因此外壳必须具有环 形装置，用于容纳进出法拉第光学电流传感器的光导管。因此就材料用量而言，最简单且最 有效的外壳结构呈环形。将外壳造成环形，法拉第光学电流传感器在环形内可以得到充分 的保护，同时以不使它过分弯曲的方式容纳、保护和引导光导管，以免它出故障。根据本发明的第一方面的法拉第光学电流传感器装置的上述实施方式还有效地 将法拉第光学电流传感器和用于电力线的夹持器结合起来。因此法拉第光学电流传感器装 置可用于将电力线固定为高架线。因此可以直接在高架线上的测量位置测量电流，而这使 用标准的电流测量系统是不可行的。根据本发明的第一方面的用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器 装置的第一方面的系统的另一个实施方式，该装置还可以包括用于将所述外壳紧固到空心 绝缘体的紧固件。法拉第光学电流传感器装置还可用于支撑电力线的重量。为此目的，紧固件可用 于将该法拉第光学电流传感器装置紧固到绝缘体上。该紧固件可以包括例如接头(joint) 或者绕组(winding)，用于将该法拉第光学电流传感器装置容纳在该绝缘体上。法拉第光学 电流传感器非常小的重量使得任何独立的支撑机构都不再必要。这样，法拉第光学电流传 感器可以集成到已经存在的支撑系统中，例如用于架设高架线的塔。绝缘体优选是空心的， 以允许光导管在绝缘体内受到保护，并且避免任何故障电流在光导管上传导。尽管是介电 材料，但是导电的污垢和尘粒可以聚集在光导管上，使它导电。如果光导管被保护在绝缘体 内，就能避免这一点。根据本发明的第一方面的法拉第光学电流传感器装置的再一实施方式，所述装置 还可以包括螺丝夹持器和/或一个弹簧夹持器。
使用螺丝夹持器和/或弹簧夹持器来固定电力线会提供牢固的固定，并避免电力 线的任何偶然的松动。它还会相对于电力线锁紧测量位置。同时，螺丝夹持器和/或弹簧 夹持器提供了法拉第光学电流传感器装置的快速装配和拆卸。本发明还涉及一种用于组装用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感 器装置的方法，所述方法包括提供细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一 端相对的第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所 述第二端伸出的第二光导管，并且提供封装所述法拉第光学电流传感器的空心外壳，所述空心外壳限定通道和与所 述通道相通的开口，所述空心外壳包括夹持器，并且通过执行以下步骤
将所述法拉第光学电流传感器以及所述第一和第二光导管容纳在所述通道中，将所述法拉第光学电流传感器相对于所述空心外壳固定在特定测量位置，将所述电力线和所述空心外壳相对于彼此固定在所述夹持器的毗邻位置，以便使 所述法拉第光学电流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置。法拉第光学电流传感器应该以限定的、可靠的和牢固的方式固定，以免法拉第光 学电流传感器受到干扰。上述方法优选用于组装如前所述的主要用于室外应用的法拉第光 学电流传感器装置。该方法可以用于将新的法拉第光学电流传感器安装在电力系统中，或 者作为附件提供给已经存在的电力系统。该外壳还可以仅用于容纳法拉第光学电流传感 器，或者将电力线固定到绝缘体或类似物上。法拉第光学电流传感器只需要最少的维护，并 且不必再校准，除非其测量位置受到干扰。本发明还涉及一种用于组装用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感 器装置的方法，所述方法包括提供细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一 端相对的第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所 述第二端伸出的第二光导管，并且提供具有第一夹持器和第二夹持器的框架或者板，所述框架或者板限定固定孔通过执行以下步骤使用所述第一夹持器将所述法拉第光学电流传感器相对于所述框架或者板固定 在特定测量位置，使用所述第二夹持器将所述第一和第二光导管固定到所述框架或者板，将所述电力线和所述空心外壳相对于彼此固定在所述夹持器的毗邻位置，以便用 所述固定孔将所述法拉第光学电流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置。对于不受任何自然风险或者污染影响的室内应用而言，不需要外壳，并且可以用 更简单的固定形式代替外壳。这样的位置可以在例如子站或者变电站内。为此目的，法拉 第光学电流传感器无须完全密封，使用板或者框架就足够了。牢固固定的需要仍然适用；因 此法拉第光学电流传感器必须被牢固地固定在板/框架上，并且板/框架必须被牢固地固 定在电力线上。在这些情况下，电力线一般包括母线或者电缆。为了保护光导管，它们优选被插入更硬的管子中，以加强保护。该管子可以固定到板/框架。板/框架应该用硬质磁透明材料制成。本发明还涉及一种通过提供根据前述任一装置的法拉第光学电流传感器装置来 测量电流的方法，它包括以下步骤用具有特定波长和特定第一偏振的光照射所述第一光导管。测定射出所述第二导管的光的第二偏振，并利用所述第一偏振和所述第二偏振之 间的旋光度差计算所述电力线内的电流。上述测量方法涉及用前述的测量组件进行法拉第光学电流测量。可以使用市售的 传感器系统，包括法拉第光学电流传感器、光导管、检波器和光源。在产生可靠的数据之前， 传感器系统应该适当校准。显然，上述系统和方法的许多变型都可以实现。


下面还将参照附图进一步描述本发明，其中图1是根据本发明的电流测量系统的目前最佳的第一实施方式的全景示意图，图2是一幅示意性的透视图，更详细地展示了组装如图1所示的电流测量系统并 相对于绝缘体定位该电流测量系统的方法，图3a和北是全景示意图，类似于图1的视图，它展示了相对于电流测量系统安装 高架电力线的方法，图4是根据本发明的电流测量系统的第二实施方式的全景示意图，图5是图4所示的测量系统处于分解状态的第二实施方式的示意性的透视图，以 及图6是根据本发明的电流测量系统的第三实施方式的全景示意图。
具体实施例方式图1显示了根据本发明的电流测量系统10的目前最佳的第一实施方式的透视图。 该电流测量系统10包括空心环12、连接到空心环12上的空心圆柱形底座14和连接到空心 环12上的电力线夹持器16。上述各部分优选焊接在一起。空心圆柱形底座14具有圆形开 口 15，用于进入由空心圆柱形底座14和空心环12限定的内部空间。空心环连接到空心圆 柱形底座14的与圆形开口 15相对的封闭侧上。电力线夹持器16可用于以灵活的方式将 电流测量系统固定到电力线18。电力线18包括直径约为10毫米的一组金属丝或者一根细 长的金属丝。对于正常的空气绝缘高架应用，电力线18没有任何绝缘涂层。电力线18也 可以包括一组捆在一起的较细的金属丝。电力线18用具有优良导电性能的金属制成，一般 是铝，或者铜。用塑料或者橡胶之类的软材料制成的隔离物20可用于避免空心环12和电 力线18之间的直接接触。空心环12、空心圆柱形底座14和电力线夹持器16优选用具有足 够刚度能经受多年户外使用的磁透明材料制成。这种材料可以是，例如铝。电力线夹持器16连接在空心环12的外壁上。电力线夹持器16包括弹簧夹持器 22和螺丝夹持器M。弹簧夹持器22由转枢沈保持，并且由弹簧观加载。安装在空心环 12上的座30保持转枢26。螺丝夹持器M包括螺杆32。螺杆32位于座30内的螺纹插孔 内。用于转动螺杆32藉此固定或者释放螺丝夹持器M的手柄34连接到螺杆32的远离电力线18的一端。固定板36连接到螺杆32的面向电力线18的一端。固定板36提供了较 大的固定面积，以将电缆固定在牢固的位置。与电力线18的外表面相对应，固定板优选可 以稍微有些起伏。通过顺时针转动手柄34，电力线18可以牢固地固定到电力线夹持器16， 从而固定到电流测量系统10。因此，通过逆时针转动手柄34，电力线18可以被释放。法拉第光学电流传感器38位于空心环12内专门的测量位置。法拉第光学电流传 感器38包括由塑料制成的小而细长的圆柱体。法拉第光学电流传感器38具有与空心环12 的内侧配合的尺寸。专门的测量位置被限定在毗邻电力线18的位置，垂直于电力线18，因 此通过法拉第光学电流传感器38的光束方向上的磁通密度达到最大。法拉第光学电流传 感器38被固定部件40固定在专门的测量位置。固定部件40包括挠性棒42、夹紧元件44 和底板46。夹紧元件42连接到挠性棒42上，并且包括夹紧法拉第光学电流传感器38并将 其保持在毗邻挠性棒42的牢固位置的两个卡爪。挠性棒42在松弛状态下基本上是直的。 通过将挠性棒42定位在空心环12的内侧，挠性棒42会呈现基本弯曲的状态，从而施加摩 擦力到空心环12的内壁。底板46的尺寸大于空心环12的内径，并且会位于空心圆柱形底 座14内侧毗邻空心环12的位置。通过将底板46放在毗邻空心环12的位置，棒42的距离 会将法拉第光学电流传感器38定位在测量位置。可选地，空心圆柱形底座14内与底板46 的尺寸相对应的小槽可用于将底板46固定在特定位置，从而为测量位置增加额外的安全 性。光导管48容纳在空心环12内，以让光往返于光法拉第光学电流传感器38。光导管48 用光纤制成，并且用由橡胶、塑料等制成的软管包封。光纤具有有限的弹性，并且在受到高 弯曲力或者弯曲时，可以断开或者受损。空心环12的弯曲不应超出光导管48弯曲所允许 的最大程度。图2显示了包括法拉第光学电流传感器38的电流测量系统10和空心绝缘体50 的组件。空心绝缘体50适合室外使用，并且优选用复合材料制成。可选地，可以使用陶瓷 或者玻璃绝缘体。空心绝缘体50具有多个裙部52和一个位于中心或者偏离中心的馈通通 道M。裙部的数目取决于电压电平。光导管48被送过贯通空心绝缘体50的延长线的馈通 通道M。由于光导管48用介电材料制成，因此空心绝缘体50的介电性质不会受影响。绝 缘体的面向电力线18和电流测量系统10的一端可以保持在高电势下。绝缘体50的背对 电力线18和电流测量系统10的一端可以连接到，优选悬挂于，例如具有接地电势的高压塔 (未显示)等的上部。光导管48将光从发射特定波长的线偏振光的光源(未显示)传递到 法拉第光学电流传感器38。法拉第光学电流传感器38包括磁光部件(未显示)，该部件用 于使与电力线18内的电流成比例的偏振光旋转。光通过光导管48进一步传送到评价偏振 光的旋光度的接收器(未显示)。旋光度用来计算电力线18内的电流。光源、接收器和其 他信号处理设备可以安装在距法拉第光学电流传感器38任意距离处。光导管48还可以分 成数个光导管，例如一束光纤。但是，应该指出的是，不同光学性质的材料之间的过渡可能 会影响光的波长和偏振。安装上述组件时，首先将光导管48的一端引入圆形开口 15内。光导管被装入空 心环12内，并通过空心环12被引导到空心环12内部，然后再次通过开口 15退出。然后将 与光导管48相连的法拉第光学电流传感器38与固定部件40 —起固定在测量位置。最后， 将光导管48引过空心绝缘体50，并将空心圆柱形底座14固定到空心绝缘体50上。空心圆 柱形底座14和空心绝缘体50可以用螺旋接头联接。
图3a显示了处于开启状态并且没有连接任何电力线18的电力线夹持器16。通过 相对于座30向外旋转弹簧夹持器22，弹簧观使弹簧夹持器22处于开启状态。通过逆时针 方向旋转手柄34，从而带动螺杆32旋转，螺丝夹持器24也会处于开启状态。弹簧夹持器 22和螺丝夹持器M的开启状态是电力线能插入弹簧夹持器22中的前提。弹簧夹持器22 比固定板36宽，从而允许弹簧夹持器22不受螺丝夹持器的影响而旋转，反之亦然。弹簧夹 持器22包括锁定板21和处于垂直于锁定板的方向上的封闭件23。锁定板还包括两个锁定 孔和两个对应锁定销。图北显示了处于闭合状态且连接有电力线18的电力线夹持器16。当插入电力 线18时，封闭件23移位。将电力线18插入到弹簧夹持器22里，使弹簧夹持器22绕转枢 26沿闭合方向箭头25所指的方向旋转，弹簧夹持器22会相对于座30处于闭合状态。锁定 板21从而被压在座30上，并且锁定销19被插入锁定孔17中，提供额外的稳定性，以克服 电力线18方向上的力。沿顺时针方向27旋转手柄34，从而带动螺杆32旋转，螺丝夹持器 24也会处于闭合位置。闭合螺丝夹持器，即沿顺时针方向25旋转螺杆32，固定板36被压 在电力线18上，电力线18接着被压在座30和弹簧夹持器22的封闭件23上。同时，弹簧 夹持器22的锁定板21被压在座30上，为电力线18提供非常牢固的固定。弹簧夹持器22 和螺丝夹持器M共同起作用。弹簧夹持器22和螺丝夹持器M都必须闭合，以便电力线18 被适当固定。打开螺丝夹持器24，即沿逆时针方向旋转手柄，弹簧夹持器会绕转枢26沿与 闭合方向箭头25所示的方向相反的方向旋转，并且处于开启位置，从而将电力线从弹簧夹 持器22弹出。上述的逆时针方向应该理解为顺时针方向27的反方向。图4显示了根据本发明的电流测量系统60的第二实施方式。电流测量系统60包 括被夹持器带64固定到电力线62上的外壳66。电力线62可以优选是高压高架线。外壳 66呈平面状，具有矩形上表面68。夹持器带64包括例如金属或者聚合物之类可弯曲但坚 实耐用的材料的带。夹持器带64将外壳66固定在某一位置，以便矩形上表面68相对于电 力线62的方向基本垂直地延伸。夹持器带64环绕电力线62，并且通过孔70嵌入外壳。电 力线62从而被永久并且牢固地固定到电流测量系统60。可选地，夹持器带64还可以加工 成像钩子的形状，对于基本上可动的测量系统60，以便于将它连接到电力线62和从电力线 62取下。电流测量系统60还包括连接到外壳66的绝缘体76。绝缘体76用任何电绝缘材 料制成，例如玻璃、橡胶、或者优选塑料。绝缘体76可以用作手柄，用于将电流测量系统60 连接到带电的电力线62，并从它取下。可选地，绝缘体76可以安装在地上，或者安装到塔 上，并且可以用于支撑外壳66和/或电力线62。绝缘体76可以选择性也包括一个或多个 裙部78。外壳66封装具有细长圆柱形的法拉第光学电流传感器70。法拉第光学电流传感 器72位于矩形上表面68处邻近电力线62的位置。法拉第光学电流传感器72沿矩形上表 面68的方向延伸。法拉第光学电流传感器72被外壳66牢固地固定在测量位置。外壳还 密封了与法拉第光学电流传感器72相通的光导管74。光导管74通过绝缘体76进出外壳 66。外壳66和法拉第光学电流传感器74应该用基本上磁透明的材料制成，以免影响电力 线62产生的磁场。光导管74应该用介电材料制成，以免影响绝缘体76的介电性质。外壳 66和法拉第光学电流传感器72可以保持在高电势，并且可以优选用介电材料制成。
图5显示了外壳66的内部。外壳66可以分成两个基本上相等的部分。外壳66 的内部具有圆柱形凹槽80，以容纳法拉第光学电流传感器72，并且将法拉第光学电流传感 器72牢固地固定在测量位置。凹槽80位于矩形上表面68附近。在与矩形上表面68相对 的一侧，外壳66具有用于连接绝缘体76的接头84。环形凹槽82在圆柱形凹槽80和接头 84之间延伸，以容纳光导管74。为组装电流测量系统60，首先将法拉第光学电流传感器72 放在凹槽80中，将光导管74放在环形凹槽82中，并将其送过绝缘体76。接着，将外壳66 的两部分接合起来，以便将绝缘体76夹在接头84处。将螺钉插入固定孔86内即可牢固地 封闭外壳。图6显示了根据本发明的电流测量系统90的第三实施方式。电流测量系统90包 括通过使用两根固定带96固定到支承板94上的法拉第光学电流传感器92。支承板94和 固定带96应该用磁透明材料制成。光导管98从法拉第光学电流传感器92的每一侧伸出。 光导管98形成环形，并且光导管98的两端被装入引导软管100。引导软管100通过两根固 定带102的使用而被固定到支承板94上。支承板94还限定了圆形固定孔104。圆形固定孔104被优选用于通过钩子或者带 (未显示)沿相对于地面基本上悬垂的垂向位置将支承板94固定到电力线(未显示)。支 承板94还限定了两个矩形的固定孔106，用于通过钩子或者带(未显示)沿相对于地面基 本上水平的位置将支承板94固定到电力线(未显示)。电流测量系统的第一和第二实施方式主要适用于室外应用和某些高度污染的室 内应用。第一和第二实施方式还可以放在基本上悬垂的位置由电力线支撑，或者优选与绝 缘体等一起被用作用于支撑电力线的支撑装置本身。第三实施方式主要适用于清洁的室内 应用，例如子站和变电站。第三实施方式可以挂在电力线上，或者优选固定到电力线上。术语电力线在这里应该理解为包括用于电流输送的任何导体和设备，例如高架 线、电缆或者母线。术语测量位置是指适用于对附近的电力线进行光学电流测量的牢固位置。术语牢 固(secure)还应该被解释为意指必须有一定量的人为干扰来干扰测量位置，以防止无意 的干扰。上文中的强电流和高电压应用应该被理解为意指涉及电能的生产、传输或者分配 的任何应用，尤其是电压范围在IkV到400kV。此外，上述实施方式显然可以改变或者结合，以获得根据本发明的各个方面的法 拉第光学电流传感器装置的许多备选实施方式。举例来说，第一实施方式的电力线夹持器 16可以用实现相同目的的另一个装置代替，例如第二实施方式的夹持器带64，第一实施方 式的绝缘体50可以用另一个绝缘体类型代替，例如第二实施方式的更简单并且更轻的绝 缘体76。附图的零件目录10.电流测量系统(根据第一实施方式)12.空心环14.空心圆柱形底座15.圆形开口16.电力线夹持器
17.锁定孔18.电力线19.锁定销20.隔离物21.锁定板22.弹簧夹持器23.封闭件24.螺丝夹持器25.闭合方向箭头26.转枢27.顺时针方向箭头28.弹簧30.座32.螺杆34.手柄36.固定板38.法拉第光学电流传感器40.固定部件42.挠性棒44.夹紧元件46.底板48.光导管50.绝缘体52.裙部54.馈通通道60.电流测量系统(根据第62.电力线64.夹持器带66.外壳68.矩形上表面70.固定孔72.法拉第光学电流传感器74.光导管76.绝缘体78.裙部80.凹槽82.环形凹槽84.接头86.固定孔
90.电流测量系统(根据第92.法拉第光学电流传感器94.支承板96.固定带98.光导管100引导软管102 固定带104 圆形固定孔106 矩形固定孔
权利要求
1.一种用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置，所述装置包括细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一端相对的 第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所述第二端 伸出的第二光导管，和封装所述法拉第光学电流传感器的空心外壳，所述空心外壳将所述法拉第光学电流传 感器相对于所述空心外壳固定在特定测量位置，所述空心外壳限定用于容纳所述法拉第光 学电流传感器以及所述第一和第二光导管的通道和与所述通道相通的开口，所述空心外壳 包括用于将所述电力线和所述空心外壳相对于彼此固定在毗邻位置并将所述法拉第光学 电流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置的夹持器。
2.根据权利要求1的法拉第光学电流传感器装置，其中所述空心外壳包括空心底座部 件和空心环形部件，所述底座部件限定内部空间和用于进入所述底座部件的所述内部空间 的所述开口，所述空心环形部件限定具有主端和次端的所述通道，两端经所述底座部件的 所述内部空间与所述开口相通。
3.根据权利要求1-2的法拉第光学电流传感器装置，还包括用于将所述外壳紧固到空 心绝缘体的紧固件。
4.根据权利要求1-3的法拉第光学电流传感器装置，其中所述夹持器包括螺丝夹持器 和/或弹簧夹持器。
5.一种用于组装用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置的方法，所 述方法包括提供细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一端相 对的第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所述第 二端伸出的第二光导管，并且提供封装所述法拉第光学电流传感器的空心外壳，所述空心外壳限定通道和与所述通 道相通的开口，所述空心外壳包括夹持器，并且通过执行以下步骤将所述法拉第光学电流传感器以及所述第一和第二光导管容纳在所述通道中，将所述法拉第光学电流传感器相对于所述空心外壳固定在特定测量位置，将所述电力线和所述空心外壳相对于彼此固定在所述夹持器的毗邻位置，以便使所述 法拉第光学电流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置。
6.根据权利要求5的方法，还包括权利要求2-4的任一特征。
7.—种用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置，所述装置包括细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一端相对的 第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所述第二端 伸出的第二光导管，和具有第一夹持器和第二夹持器的框架或者板，第一夹持器用于将所述法拉第光学电流 传感器相对于所述框架或者板固定在特定测量位置，第二夹持器用于将所述第一和第二光 导管固定到所述框架或者板上，所述框架或者板限定用于将所述电力线和所述框架或者板 相对于彼此固定在毗邻位置并将所述法拉第光学电流传感器相对于所述电力线定位在特 定测量位置的固定孔。
8.一种用于组装用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置的方法，所 述方法包括提供细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器，它限定第一端和与所述第一端相 对的第二端，所述法拉第光学电流传感器具有从所述第一端伸出的第一光导管和从所述第 二端伸出的第二光导管，并且提供具有第一夹持器和第二夹持器的框架或者板，所述框架或者板限定固定孔通过执行以下步骤使用所述第一夹持器将所述法拉第光学电流传感器相对于所述框架或者板固定在特 定测量位置，使用所述第二夹持器将所述第一和第二光导管固定到所述框架或者板，将所述电力线和所述空心外壳相对于彼此固定在所述夹持器的毗邻位置，以便用所述 固定孔将所述法拉第光学电流传感器相对于所述电力线定位在特定测量位置。
9.一种通过提供根据权利要求1-4中任一项或者权利要求7所述的法拉第光学电流传 感器装置来测量电流的方法，它包括以下步骤用具有特定波长和特定第一偏振的光照射所述第一光导管，测定射出所述第二导管的光的第二偏振，并利用所述第一偏振和所述第二偏振之间的 旋光度差计算所述导体内的电流。
全文摘要
一种用于测量通过电力线的电流的法拉第光学电流传感器装置，包括细长且基本呈圆柱形的法拉第光学电流传感器(38)，该法拉第光学电流传感器限定第一端和与第一端相对的第二端，并且具有从第一端伸出的第一光导管(48)和从第二端伸出的第二光导管(48)。此外，该法拉第光学电流传感器装置包括封装法拉第光学电流传感器的空心外壳(12，14)，该空心外壳将法拉第光学电流传感器相对于空心外壳固定在特定的测量位置。该空心外壳限定用于容纳法拉第光学电流传感器以及第一和第二光导管的通道和与该通道相通的开口(15)。该空心外壳包括用于将电力线和空心外壳相对于彼此固定在毗邻位置并将法拉第光学电流传感器相对于电力线定位在特定测量位置的夹持器(16)。
文档编号G01R15/24GK102047127SQ200980118974
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年5月30日
发明者弗雷迪·索伦斯 申请人:保维森斯公司