光互感器及其应用：OPT与OCT原理分析

光互感器是高新技术在互感器设计中的应用，它分为两类：一类是光电压互感器OPT（Optical Potential Transformer），原理是波克尔斯 （Pockels）电光效应；另一类为光电流互感器OCT （Optical Current Transformer），原理是法拉第 （Faraday）磁光效应。利用波克尔斯电光效应和法拉第磁光效应来实现从一次电压、一次电流到光的转换，用光信号而不是用电信号作为测量信息的载体，接着用光纤而不是用金属导线来传递测量信息，然后经过光电变换后，可重新取出相应的电信号，供后续电能测量线路和单片机处理。

OPT的测量原理是根据Pockels电光效应来实现的，Pockels电光效应是指某些透明光学介质（如BGO晶体），在外电场作用下，其折射率线性地随外电场改变。在外电场E作用下，BGO晶体由各向同性变成各向异性的双折射晶体。当线偏振光投射到双折射晶体的端面，入射光束就会变成初相角相同而电位移矢量互相垂直的两束光，由于他们在BGO晶体中的传播速度不同，出射时有一定的相位差，采用检偏器将互相垂直的两束出射光变成偏振相同的相干光，产生相干干涉，从而将相位调制光变成振幅调制光，将相位差的测量转化为光强的测量，最后获得被测电压值。由于OPT是被测母线的电场在影响传感头，传感头放置的位置影响电压信号的获取，必须寻找合适的位置，使电场与电压成正比，还要克服邻近相电场及地电位的影响。

OCT的测量原理是根据Faraday磁光效应来实现的，Faraday磁光效应是指一束线偏振光在磁场作用下通过磁材料时，它的偏振面将发生偏转，偏转的角度与产生该磁场的被测母线中的电流成正比。(www.xing528.com)

与传统的电磁式互感器相比，光互感器具有以下明显优势：①体积小、质量轻；②抗干扰能力强，具有良好的绝缘性能，可降低互感器在保证其绝缘性能上的投资；③不会产生磁饱和现象，可以完整地传递交、直流信号，能同时满足计量和继电保护的需要，避免多个电流互感器的重复投资，实现信息共享；④测量准确度、灵敏度高，动态范围大，其额定电流可由几十安至几千安，过电流范围可达几十万安；⑤具有良好的频率特性，响应速度快，可测出高压线路的谐波电流，进行电流暂态、高频大电流的测量，捕获故障时瞬变过程中的电流波形；⑥可与光纤通信系统相结合，构成可靠地检测、传输一体化的数据采集系统；⑦具有很高的性能价格比。

由于光学材料本身难以克服的双折射和温度稳定性影响，光互感器长期运行结果目前还不理想，实用化进程比较缓慢，存在一些不足。但中外科研人员20年来对此不懈地努力及现场运行结果是令人鼓舞的。可以预见，光互感器在电能计量及继电保护方面拥有广阔的应用前景。