電流將基于安培環(huán)路定理通過(guò)W下公式測(cè)得：
[0059]
[0060] 其中，L為W導(dǎo)電線(xiàn)忍11的軸線(xiàn)為圓屯、，光傳感單元13與導(dǎo)電線(xiàn)忍11軸線(xiàn)的距 離r作為半徑所構(gòu)成的閉合環(huán)路；y。取值4 31 *10 7;b為光傳感單元13處的磁感應(yīng)強(qiáng)度； Ii為一根導(dǎo)電線(xiàn)忍11的電流，i= 1，2,…，n。
[0061] 圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的電纜電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。與圖1 示出的實(shí)施例類(lèi)似，圖3所示的電纜電流傳感器包括導(dǎo)電線(xiàn)忍11 ;絕緣層12 ;光傳感單元 13和護(hù)層14。然而，在該實(shí)施例中，光傳感單元13設(shè)置在護(hù)層14之外。
[0062] 圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型第S實(shí)施例的電纜電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4 所示，該電纜電流傳感器包括：導(dǎo)電線(xiàn)忍21 ;絕緣層22 ;光傳感單元23 ;護(hù)層24 ;光纖單元 25。導(dǎo)電線(xiàn)忍21傳輸電能，光纖單元25傳輸信息。光傳感單元23測(cè)量光電纜中的電流。 導(dǎo)電線(xiàn)忍21和光纖單元25之間、導(dǎo)電線(xiàn)忍21和光傳感單元23之間設(shè)置有絕緣層22?？?選地，護(hù)層24與光傳感單元23之間W及護(hù)層24與光纖單元25之間也設(shè)置有絕緣層。光 傳感單元23包括傳輸光纖231和傳感部件232,傳感部件232布置在兩段傳輸光纖231之 間。在圖4的實(shí)施例中，光傳感單元23設(shè)置在護(hù)層24內(nèi)，且靠近導(dǎo)電線(xiàn)忍21但遠(yuǎn)離光纖 單元25。在另一實(shí)施例中，光傳感單元23可W設(shè)置在護(hù)層24外?？蛇x地或另外，光傳感單 元23可W設(shè)置為位于導(dǎo)電線(xiàn)忍21和光纖單元25之間；或者，光傳感單元23可W設(shè)置為靠 近光纖單元25但遠(yuǎn)離導(dǎo)電線(xiàn)忍21。
[0063] 使用時(shí)，該電纜電流傳感器的導(dǎo)電線(xiàn)忍21可W與被測(cè)電纜或電線(xiàn)的導(dǎo)電線(xiàn)忍連 接。如果被測(cè)電纜具有傳輸光纖，則電纜電流傳感器的光纖單元可w與被測(cè)電纜的傳輸光 纖連接。
[0064]在本實(shí)用新型可選實(shí)施例中，還可W是在光纖單元25中設(shè)置傳感部件232,從而 光纖單元25本身也構(gòu)成一個(gè)光傳感單元23?；蛘?，光纖單元25中具有多根傳輸光纖，其中 的一根傳輸光纖上設(shè)置傳感部件從而構(gòu)成光傳感單元。 W65] 圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的電纜電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。與圖4 示出的實(shí)施例類(lèi)似，圖5示出的電纜電流傳感器包括導(dǎo)電線(xiàn)忍21、絕緣層22、光傳感單元 23、護(hù)層24和光纖單元25。然而，在該實(shí)施例中，光傳感單元25設(shè)置在護(hù)層24之外。
[0066] 圖1、圖3-圖5示出的光傳感單元沿導(dǎo)電線(xiàn)忍的長(zhǎng)度方向平行布置的實(shí)施例，然 而，也可W是光傳感單元沿導(dǎo)電線(xiàn)忍的長(zhǎng)度方向纏繞在導(dǎo)電線(xiàn)忍上。
[0067] 上面描述的是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的獨(dú)立于傳輸電纜存在的電纜電流傳感器。 相應(yīng)地，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了具有光傳感單元的電纜。例如，可W沿傳統(tǒng)電纜或光電 纜的導(dǎo)電線(xiàn)忍的長(zhǎng)度方向設(shè)置一個(gè)或多個(gè)如圖1所示的光傳感單元?？蛇x地，可W是在電 纜的預(yù)確定的電流測(cè)量位置處設(shè)置光傳感單元。
[0068]光傳感單元可用于測(cè)量傳統(tǒng)電纜或光電纜中的導(dǎo)電線(xiàn)忍的電流，從而使一根傳統(tǒng) 電纜或光電纜同時(shí)具備了電能傳輸、信息傳輸，且測(cè)量電流的能力。
[0069]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電纜可在傳輸電能或者傳輸電能和信息的同時(shí)，對(duì)電 纜的電流進(jìn)行測(cè)量。光傳感單元設(shè)置在電纜內(nèi)部的一體化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定，因此 受外界溫度、振動(dòng)、應(yīng)變等因素影響較小，可提高電流測(cè)量的穩(wěn)定性、靈敏度和準(zhǔn)確性。此 夕F，運(yùn)種電纜與電流傳感器一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、絕緣性好、成本低，而且 適用于易燃易爆、空間嚴(yán)格受限等惡劣環(huán)境中。
[0070] 圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電纜電流測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所 示，該電纜電流測(cè)量系統(tǒng)包括如圖4所示出的電纜電流傳感器、與電纜電流傳感器的位于 傳感部件232 -側(cè)的傳輸光纖231連接的光源5、與位于傳感部件232的另一側(cè)的傳輸光纖 232連接的光接收裝置6W及與光接收裝置6連接的信號(hào)處理裝置7。測(cè)量時(shí)，電纜電流傳 感器的導(dǎo)電線(xiàn)忍與被測(cè)電纜或被測(cè)電線(xiàn)連接。光源5發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)傳輸光纖231和傳感 部件232后通過(guò)傳感部件232的另一側(cè)傳輸光纖231，由光接收裝置6接收傳感光信號(hào)。光 源5可W是激光光源或LED光源。光接收裝置6可W是光強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率或偏振態(tài)的檢測(cè) 裝置。信號(hào)處理裝置7可基于光接收裝置6接收到的傳感光信號(hào)得到光傳感單元處的磁感 應(yīng)強(qiáng)度，并根據(jù)上述公式1可計(jì)算得到電纜或電線(xiàn)中的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)忍上流過(guò)的電流。信號(hào)處理 裝置7可包括光電轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等。
[0071] W上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和 潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電纜電流傳感器，包括： 導(dǎo)電線(xiàn)芯（11、21); 光傳感單元（13、23)，所述光傳感單元（13、23)包括沿導(dǎo)電線(xiàn)芯的長(zhǎng)度方向延伸的傳 輸光纖（13U231)和設(shè)置在傳輸光纖（13U231)中的傳感部件（132、232)，所述傳感部件為 光纖與磁流體的組合結(jié)構(gòu)或具有磁致伸縮材料與光纖或光纖光柵的傳感部件； 將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（11、21)和所述光傳感單元（13、23)隔離開(kāi)的隔離層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述電纜電流傳感器還包括： 沿所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)的長(zhǎng)度方向延伸的光纖單元（25);以及， 將所述光纖單元（25)和所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)隔離開(kāi)的隔離層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述隔離層為絕緣層 (12,22)〇4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述電纜電流傳感器還包括 護(hù)層（14、24)，其中： 所述護(hù)層（14、24)將導(dǎo)電線(xiàn)芯（11)、光傳感單元（13)和絕緣層（12)包封在內(nèi)，或者， 將導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)、光傳感單元（23)、光纖單元（25)和絕緣層（22)包封在內(nèi)；或者， 所述護(hù)層（14)將導(dǎo)電線(xiàn)芯（11)和絕緣層（12)或者導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)、絕緣層（22)和光 纖單元（25)包封在內(nèi)，所述光傳感單元（13、23)設(shè)置在所述護(hù)層（14、24)的外部。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述隔離層為起絕緣作 用的護(hù)層，所述護(hù)層將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯和所述光纖單元包封在內(nèi)，所述光傳感單元設(shè)置在所 述護(hù)層的外部。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述電纜電流傳感器還包括： 沿所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)的長(zhǎng)度方向延伸的光纖單元（25)，所述光傳感單元（23)設(shè)置在 所述光纖單元（25)中； 所述隔離層將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（21)和所述光纖單元（25)隔離開(kāi)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電線(xiàn)芯（I1、21)的兩端 中的至少一端設(shè)置有連接被測(cè)電纜或被測(cè)電線(xiàn)用的連接頭。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電纜電流傳感器，其特征在于，所述傳感部件連接在兩段 傳輸光纖之間；所述傳感部件為光纖與磁流體的組合結(jié)構(gòu)，所述光纖與磁流體的組合結(jié)構(gòu) 包括以下之一： 磁流體填充在光子晶體光纖的空氣孔中的光纖； 光纖或光纖光柵外套裝毛細(xì)管或空芯毛細(xì)管，在毛細(xì)管與光纖或光纖光柵之間或在空 芯毛細(xì)管中填充磁流體，毛細(xì)管的兩端以膠水封裝。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電纜電流傳感器，其特征在于，光傳感單元（13)包括： 傳輸光纖（131)、傳感部件（132)、設(shè)置在傳感部件附近的磁鐵（15)。10. -種電纜電流測(cè)量系統(tǒng)，包括：權(quán)利要求1或2所述的電纜電流傳感器，光源（5)， 光接收裝置（6)，以及信號(hào)處理裝置（7); 所述電纜電流傳感器的導(dǎo)電線(xiàn)芯用于與被測(cè)電纜或被測(cè)電線(xiàn)連接； 所述光源（5)連接到所述光傳感單元（13、23)的位于傳感部件（132、232) -側(cè)的傳輸 光纖（131、231)，所述光接收裝置（6)連接到位于傳感部件（132、232)的另一側(cè)的傳輸光 纖（13U231); 所述光源（5)發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)傳輸光纖（131、231)和傳感部件（132、232)后通過(guò)傳感 部件（132、232)的另一側(cè)的傳輸光纖（131、231)，由光接收裝置（6)接收； 所述光接收裝置（6)將接收到的傳感光信號(hào)后傳送給所述信號(hào)處理裝置（7); 所述信號(hào)處理裝置（7)用于根據(jù)所接收到的傳感光信號(hào)測(cè)得被測(cè)電纜或電線(xiàn)上流過(guò) 的電流。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理裝置（7)根據(jù)所接收 至IJ的傳感光信號(hào)測(cè)得被測(cè)電纜或電線(xiàn)上流過(guò)的電流，包括： 所述信號(hào)處理裝置（7)根據(jù)所接收到的傳感光信號(hào)得到所述光傳感單元處的磁感應(yīng) 強(qiáng)度；和 根據(jù)所述磁感應(yīng)強(qiáng)度通過(guò)以下公式計(jì)算得到被測(cè)電纜或電線(xiàn)的電流：其中，L為以導(dǎo)電線(xiàn)芯的軸線(xiàn)為圓心，光傳感單元與導(dǎo)電線(xiàn)芯軸線(xiàn)的距離r作為半徑所 構(gòu)成的閉合環(huán)路；yc為4JT*10 7;B表示光傳感單元處的磁感應(yīng)強(qiáng)度；dl為閉合環(huán)路L的線(xiàn) 積分；Ii為一根導(dǎo)電線(xiàn)芯11的電流，i= 1，2,…，n。12. -種電纜，包括： 導(dǎo)電線(xiàn)芯； 沿導(dǎo)電線(xiàn)芯的長(zhǎng)度方向設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)光傳感單元，所述光傳感單元包括沿導(dǎo)電線(xiàn) 芯的長(zhǎng)度方向延伸的傳輸光纖和設(shè)置在傳輸光纖中的傳感部件，所述傳感部件為光纖與磁 流體的組合結(jié)構(gòu)或具有磁致伸縮材料與光纖或光纖光柵的傳感單元； 將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯和所述光傳感單元隔離開(kāi)的隔離層；以及， 將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯、所述光傳感單元和絕緣層封裝在內(nèi)部的電纜護(hù)層。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電纜，其特征在于，所述電纜還包括： 沿所述導(dǎo)電線(xiàn)芯的長(zhǎng)度方向延伸的光纖單元；以及， 將所述光纖單元和所述導(dǎo)電線(xiàn)芯隔離開(kāi)的隔離層。14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電纜，其特征在于，沿著導(dǎo)電線(xiàn)芯的長(zhǎng)度方向在預(yù)確 定的測(cè)量電流位置處設(shè)置一個(gè)光傳感單元。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電纜，其特征在于，所述光傳感單元設(shè)置在所述光纖單元 中。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電纜電流傳感器，包括：導(dǎo)電線(xiàn)芯(21)；沿所述導(dǎo)電線(xiàn)芯(21)的長(zhǎng)度方向延伸的光纖單元(25)；以及，光傳感單元(23)，所述光傳感單元包括沿導(dǎo)電線(xiàn)芯的長(zhǎng)度方向延伸的傳輸光纖(231)和設(shè)置在傳輸光纖中的傳感部件(232)；以及，將所述導(dǎo)電線(xiàn)芯(21)和所述光傳感單元(23)隔離開(kāi)的隔離層以及將所述光纖單元(25)和所述導(dǎo)電線(xiàn)芯(21)隔離開(kāi)的隔離層。相應(yīng)地，本實(shí)用新型還公開(kāi)了具有光傳感單元的電纜以及電纜電流測(cè)量系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】H01B9/00, G01R19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204945215
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520144881
【發(fā)明人】張 浩, 苑澤
【申請(qǐng)人】張 浩, 苑澤
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日