本發(fā)明涉及使用光學(xué)電流互感器測(cè)量電流。
背景技術(shù)：
1、這里，光學(xué)電流互感器被理解為基于磁光法拉第效應(yīng)的用于測(cè)量電導(dǎo)體中電流的光學(xué)測(cè)量設(shè)備。這種效應(yīng)被理解為由于平行于波的傳播方向的磁場(chǎng)，線性偏振電磁波在介質(zhì)中的偏振方向的旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，偏振方向的旋轉(zhuǎn)與磁場(chǎng)的磁通量密度成比例。
2、在光學(xué)電流互感器的情況下，線性偏振光通過(guò)布置在電流互感器附近的光纖發(fā)送，這表現(xiàn)出法拉第效應(yīng)。電導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致光的偏振方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榇艌?chǎng)的磁通量密度取決于電流的安培數(shù)，所以可以通過(guò)檢測(cè)光的偏振方向的旋轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量安培數(shù)。為了檢測(cè)偏振方向的旋轉(zhuǎn)，由光纖發(fā)射的光例如被引導(dǎo)通過(guò)偏振器，并且檢測(cè)由偏振器透射的光的光強(qiáng)。
3、光學(xué)電流互感器的測(cè)量原理意味著電流互感器的測(cè)量信號(hào)不提供待測(cè)電流安培數(shù)的任何明確函數(shù)，因?yàn)椴煌陌才鄶?shù)導(dǎo)致相同的測(cè)量信號(hào)。安培值形成連續(xù)的明確范圍，其中電流互感器的測(cè)量信號(hào)在每種情況下隨著安培數(shù)增加而單調(diào)增加或單調(diào)減少。在這種情況下，電流互感器的測(cè)量信號(hào)隨著安培數(shù)的增加而從最小值到最大值單調(diào)增加的每個(gè)明確范圍之后，是電流互感器的測(cè)量信號(hào)隨著安培數(shù)的增加而從最大值到最小值單調(diào)減少的明確范圍，并且電流互感器的測(cè)量信號(hào)隨著安培數(shù)的增加而從最大值到最小值單調(diào)減少的每個(gè)明確范圍之后，是電流互感器的測(cè)量信號(hào)隨著安培數(shù)的增加而從最小值到最大值單調(diào)增加的明確范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是說(shuō)明一種使用光學(xué)電流互感器測(cè)量電流的改進(jìn)方法和改進(jìn)測(cè)量設(shè)備。
2、根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有權(quán)利要求7的特征的測(cè)量設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3、從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利實(shí)施例。
4、在根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量電流的方法中，借助于至少兩個(gè)光學(xué)電流互感器重復(fù)地檢測(cè)取決于電流的測(cè)量信號(hào)，其中電流互感器具有不同的明確范圍，在這些范圍內(nèi)，由相應(yīng)的電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)隨著電流增加而單調(diào)增加或單調(diào)減少。為每個(gè)電流互感器連續(xù)確定符號(hào)值，該符號(hào)值指示由電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)相對(duì)于電流i的一階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。如果為一個(gè)電流互感器確定的符號(hào)值改變而為至少一個(gè)其他電流互感器確定的符號(hào)值沒(méi)有改變，則電流互感器的修改的明確范圍與來(lái)自該電流互感器的測(cè)量信號(hào)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)至少一個(gè)電流互感器的測(cè)量信號(hào)確定電流的安培數(shù)。
5、因此，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了使用多個(gè)光學(xué)電流互感器來(lái)測(cè)量電流，其中光學(xué)電流互感器具有不同的明確范圍，在這些范圍內(nèi)，由相應(yīng)電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)隨著電流增加而單調(diào)增加或單調(diào)減少。使用具有不同明確范圍的多個(gè)光學(xué)電流互感器使得可以解決光學(xué)電流互感器的測(cè)量信號(hào)作為待測(cè)電流的函數(shù)的模糊問(wèn)題，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)另外的光學(xué)電流互感器用于確定所述光學(xué)電流互感器的相應(yīng)明確范圍。為了可靠地確定不同明確范圍之間的變化，本發(fā)明提供了為每個(gè)所述電流互感器連續(xù)確定符號(hào)值，該符號(hào)值指示由電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。當(dāng)另一個(gè)電流互感器的符號(hào)值沒(méi)有變化時(shí)，該電流互感器的符號(hào)值的變化可靠地表示該電流互感器的明確范圍已經(jīng)改變。
6、在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例中，沒(méi)有電流互感器具有如此的明確范圍：該明確范圍是另一個(gè)電流互感器的明確范圍的倍數(shù)。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例考慮了這樣的事實(shí)，即一個(gè)電流互感器的明確范圍是另一個(gè)電流互感器的明確范圍的倍數(shù)，這導(dǎo)致它們是要測(cè)量的電流的安培數(shù)，其中兩個(gè)電流互感器的明確范圍同時(shí)改變，使得在這些安培數(shù)的情況下，不可能使用一個(gè)電流互感器來(lái)控制另一個(gè)電流互感器。
7、在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例中，每個(gè)電流互感器的測(cè)量信號(hào)是數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)，其從分配給電流互感器的值范圍中取值，并且整個(gè)值范圍用于電流互感器的每個(gè)明確范圍。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例利用了這一事實(shí)，即本發(fā)明可以明確確定光學(xué)電流互感器的相應(yīng)明確范圍。因此，對(duì)于電流互感器的每個(gè)明確范圍，分配給所述電流互感器的整個(gè)值范圍可以用于記錄數(shù)字測(cè)量信號(hào)。換句話說(shuō)，在每種情況下，不同的明確范圍不需要與值范圍的單獨(dú)子集相關(guān)聯(lián)。因此，在測(cè)量信號(hào)的分辨率相同的情況下，數(shù)字測(cè)量信號(hào)的存儲(chǔ)需求有利地顯著降低，或者在相同的存儲(chǔ)空間下，測(cè)量信號(hào)的分辨率有利地顯著提高。
8、在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例中，每個(gè)電流互感器包括光波導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器的光波導(dǎo)由不同的材料制成，特別是由具有不同費(fèi)爾德常數(shù)的材料制成。
9、在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例中，對(duì)于電流互感器的特定波長(zhǎng)的電磁輻射通過(guò)每個(gè)電流互感器傳導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器的波長(zhǎng)彼此不同。
10、本發(fā)明的上述兩個(gè)實(shí)施例允許通過(guò)使用不同材料的光波導(dǎo)和/或不同波長(zhǎng)的電磁輻射來(lái)配置具有不同明確范圍的光學(xué)電流互感器。
11、根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量電流的測(cè)量設(shè)備，包括：
12、-至少兩個(gè)光學(xué)電流互感器，每個(gè)光學(xué)電流互感器被配置成重復(fù)地檢測(cè)取決于電流的測(cè)量信號(hào)，其中電流互感器具有不同的明確范圍，在這些范圍內(nèi)，由相應(yīng)電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)隨著電流增加而單調(diào)增加或單調(diào)減少，以及
13、-評(píng)估單元，該評(píng)估單元被配置為：
14、-連續(xù)確定每個(gè)電流互感器的符號(hào)值，該符號(hào)值指示由電流互感器檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)相對(duì)于電流的一階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)；
15、-如果為該電流互感器確定的符號(hào)值改變而為至少一個(gè)其他電流互感器確定的符號(hào)值沒(méi)有改變，則將該電流互感器的改變的明確范圍分配給電流互感器的測(cè)量信號(hào)；以及
16、-根據(jù)至少一個(gè)電流互感器的測(cè)量信號(hào)確定電流的安培數(shù)。
17、根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量電流的測(cè)量設(shè)備使得實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法成為可能。因此，這種測(cè)量設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法的上述優(yōu)點(diǎn)。類似的情況也適用于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的以下實(shí)施例，這些實(shí)施例對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法的上述實(shí)施例。
18、在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，沒(méi)有電流互感器的明確范圍是另一個(gè)電流互感器的明確范圍的倍數(shù)。
19、在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的另一實(shí)施例中，每個(gè)電流互感器的測(cè)量信號(hào)是數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)，該數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)從分配給電流互感器的值范圍中取值，并且評(píng)估單元被配置為對(duì)電流互感器的每個(gè)明確范圍使用整個(gè)值范圍。
20、在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的另一實(shí)施例中，每個(gè)電流互感器包括光波導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器的光波導(dǎo)由不同的材料制成，特別是由具有不同費(fèi)爾德常數(shù)的材料制成。
21、在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的另一實(shí)施例中，每個(gè)電流互感器被配置用于傳導(dǎo)該電流互感器的特定波長(zhǎng)的電磁輻射，并且至少兩個(gè)電流互感器的波長(zhǎng)彼此不同。
1.用于測(cè)量電流(i)的方法，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沒(méi)有電流互感器(5、7)的明確范圍(e1到e4)是另一電流互感器(5、7)的明確范圍(e1到e4)的倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，每個(gè)電流互感器(5、7)的測(cè)量信號(hào)(a)是數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)，所述數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)從分配給所述電流互感器(5、7)的值范圍中取值，并且其中，整個(gè)值范圍用于所述電流互感器(5、7)的每個(gè)明確范圍(e1到e4)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)電流互感器(5、7)包括光波導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的光波導(dǎo)由不同的材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的光波導(dǎo)由具有不同費(fèi)爾德常數(shù)的材料制成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)于所述電流互感器(5、7)的特定波長(zhǎng)的電磁輻射通過(guò)每個(gè)電流互感器(5、7)傳導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的波長(zhǎng)彼此不同。
7.用于測(cè)量電流(i)的測(cè)量設(shè)備(1)，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量設(shè)備(1)，其中，沒(méi)有電流互感器(5、7)的明確范圍(e1到e4)是另一電流互感器(5、7)的明確范圍(e1到e4)的倍數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測(cè)量設(shè)備(1)，其中，每個(gè)電流互感器(5、7)的測(cè)量信號(hào)(a)是數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)，所述數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)從分配給所述電流互感器(5、7)的值范圍中取值，并且所述評(píng)估單元(9)被配置為對(duì)所述電流互感器(5、7)的每個(gè)明確范圍(e1到e4)使用整個(gè)值范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的測(cè)量設(shè)備(1)，其中，每個(gè)電流互感器(5、7)包括光波導(dǎo)，并且至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的光波導(dǎo)由不同的材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)量設(shè)備(1)，其中，至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的光波導(dǎo)由具有不同費(fèi)爾德常數(shù)的材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的測(cè)量設(shè)備(1)，其中，每個(gè)電流互感器(5、7)被配置為傳導(dǎo)所述電流互感器(5、7)的特定波長(zhǎng)的電磁輻射，并且至少兩個(gè)電流互感器(5、7)的波長(zhǎng)彼此不同。