全光纤电流互感器灵敏度优化研究

"全光纤电流互感器是一种基于Sagnac干涉法的新型电流测量设备，因其动态范围宽、绝缘性能好、测量精度高等优势，在智能电网中受到关注。然而，其在小电流测量中的精度受到灵敏度低的影响，主要由单位长度线性双折射、传感环半径和光纤缠绕匝数三个关键因素决定。本文首先建立了一个全光纤电流互感器的灵敏度特性数学模型，探讨了这三个因素的具体影响。 研究发现，全光纤电流互感器的最优灵敏度出现在特定的光纤长度下，这个最优长度仅与单位长度线性双折射相关，而与传感环半径和光纤缠绕匝数无关。光纤缠绕匝数的增加会提升灵敏度，但在达到最优匝数后，灵敏度会下降。同时，线性双折射越低，传感环半径越小，FOCT的灵敏度和小电流测量精度越高。为平衡灵敏度和光纤利用率，提出了利用有效匝数的概念。 通过仿真分析和实验验证，文章证明了提出的数学模型的准确性，并指出在设计和优化全光纤电流互感器时，需要综合考虑这些参数以提高小电流测量的精度。这对于推动FOCT在高压电力系统中的应用具有重要意义，有助于解决当前电磁式电流互感器无法满足的高电压等级测量需求。" 全光纤电流互感器（FOCT）作为电力自动化设备的新星，其在智能电网中的应用潜力巨大。然而，小电流测量精度不足一直是其技术瓶颈。研究表明，通过调整单位长度线性双折射、改变传感环半径以及优化光纤缠绕匝数，可以显著提升FOCT的灵敏度，从而改善小电流测量性能。具体来说，当单位长度线性双折射适当时，光纤长度达到最优，能够最大化灵敏度。此外，增加光纤缠绕匝数可以提高灵敏度，但过多的缠绕会导致灵敏度下降，因此需要找到一个最佳的平衡点，这可以通过引入有效匝数的概念来实现。 传感环半径的减小和线性双折射的降低均有利于提高灵敏度，意味着更小、更敏感的传感器设计可能。通过理论建模、仿真分析和实际实验的结合，本文的研究成果为设计高性能的全光纤电流互感器提供了理论依据，对于提高智能电网中的电流测量精度具有积极的推动作用。未来，结合先进的信号处理技术和算法，有望进一步提升FOCT在各种电流测量条件下的表现。