恒定高壓開關機械特性測試儀的功能，被測高壓電流信號經一個特制的TA變換為適當的電信號;再把電信號輸入調制器，用調制器的輸出去驅動光源，以便用數字方法調制作為載波的光波。在光源處實現電—光變換，把電信號變為攜帶信息的光信號。光源采用發光二極管LED。光信號通過光纖傳到接收部分，在此，光纖作為傳輸媒介。在接收部分，先由光電探測器實現光—電轉換，把帶有信息的光信號變為電信號，光電探測器采用PIN光電二極管。然后把光電探測器輸出的信號經放大后再進行解調，以得到和原始信息相近的信號。圖中高壓側的供電電源由地面500 mW的半導體激光二極管LD用光纖把能量推動到高壓側，經過高轉換效率(40%左右)的光電池PPC把光能變為電能，通過DC/DC變換電路處理、整定后，可得到穩定的約80 mW供電電源功率，傳感頭的后級電路都采用CMOS器件，以降低電路的功耗。經過實驗測試，傳感頭部分的電路消耗功率約為50 mW。
在低壓區的接收部分是一個信號解調電路，它先將光信號轉換成電信號，經過前級放大和解調后，一路送入D/A轉換器進行模擬信號的還原，另一路直接送入計算機或數字信號處理器件進行信號的處理和計算，并采用軟件方法對信號進行誤差矯正。這樣，系統的不穩定性和誤差將大大減小。另外，隨著近年來對繼電保護設備要求的不斷提高，提供數字化的電流信號已經成為大勢所趨，接收部分的數字通道正是適應這種發展的產物。
2 恒定高壓開關機械特性測試儀的功能
無源OCT就是傳感頭部位沒有電源供電的光電電流測量裝置。無源OCT多采用法拉第磁光效應和干涉原理，以前者為主。無源OCT的特點是：整個系統的線性度比較好，靈敏度可以做得較高;絕緣性能好。它的難點是精度和穩定性易受溫度、振動的影響。利用法拉第磁光效應實現的無源OCT有全光纖式、光電混合式和塊狀玻璃式。全光纖式的OCT，光纖本身就是傳感元件，結構比較簡單，但光纖線性雙折射的問題一直是困擾著它的主要難點;光電混合式的精度受到一定的限制。目前使用*為普遍的是塊狀玻璃式無源OCT，國外掛網實驗運行也都是此類型，它是*有實用化可能的類型之一，故而我們也采用此方案。
采用法拉第磁光效應進行電流測量的原理是磁光材料在外加磁場和光波電場共同作用下產生的非線性極化過程。當一束線偏振光通過置于磁場中的磁光材料時，線偏振光的偏振面就會線性地隨著平行于光線方向的磁場大小發生旋轉;通過測量通流導體周圍線偏振光偏振面的變化，就可間接地測量出導體中的電流值。用算式表示為：
式中：θ為線偏振光偏振面的旋轉角度;V為磁光材料的Verdet常數;l為磁光材料中的通光路徑;H為電流I在光路上產生的磁場強度。
由于目前尚無高**度測量偏振面旋轉的檢測器，通常將線偏振光的偏振面角度變化的信息轉化為光強變化的信息，然后通過光電探測器將光信號變為電信號，并進行放大、處理，以正確反映*初的電流信息。一般采用檢偏器來實現將角度信息轉化為光強信息。
閉環式塊狀玻璃傳感頭結構如圖2所示。經過對多種磁光材料的實驗、分析比較[3]，*后選用溫度特性好、Verdet常數較高的ZF6重鉛玻璃作為傳感頭磁光材料。在傳感頭結構設計上主要考慮2個問題：一是線偏振光在2種不同界面上發生全反射時，電矢量相互垂直的2個分量之間產生相位差，即所謂的“全反射相位差”，影響測量**度;二是溫度、應力等環境因素對互感器的影響。對于第1個問題采用幾何相位補償法[4]，讓光在改變光路方向時經過2次全反射，前后2次全反射的入射面相互垂直，使相互垂直的2個分量經過2次全反射后相移的大小相同，而總的相位差恰巧被抵消為零。對于第2個問題采用下列措施解決：①用剛性的熱良導體材料封閉玻璃傳感頭，良導體對外界溫度的變化能起到均勻的作用;②在良導體殼體與塊狀玻璃頭之間采用與ZF6熱膨脹系數相近的材料作為過渡介質，這樣既可避免外殼與玻璃傳感頭膨脹系數不一樣帶來的應力問題，又可降低傳感頭與外界的熱量交換速度;③選擇適當的基準面，采用柔性的固定方法，消除固定形變應力
原理圖如圖3所示，實驗結果如圖4、圖5所示。圖中曲線是在額定電流為1200 A時與標準0.1級TA比較所得的比差和角差結果。電流在80 A～2 300 A、額定電流為1200 A時，比差值在0.2級精度，電流小于80 A時比差變差。這主要是噪聲及互感器靈敏度所限。同時把傳感頭放在-20 ℃～70 ℃的溫度范圍內，它的比差變化均小于0.3%。無源磁光式OCT的優點是精度高、線性度好、測量范圍大、體積小、重量輕，在220 kV電壓下整個的重量約為20 kg。
3 恒定高壓開關機械特性測試儀的功能
經過20多年的努力,人們對全光纖OCT的優點及存在的問題已有了正確的認識，進行了較深入的研究，并嘗試了許多方法，解決光纖內雙折射給互感器帶來的**影響。盡管3M公司聲稱已研制成功了無偏光纖，但到目前為止還沒有見到真正商品化的全光纖OCT。所以在這個問題沒有徹底解決以前，全光纖OCT還很難應用于實際工程。然而，全光纖OCT是光纖電流測量技術的*終發展趨勢。
塊狀玻璃OCT經過仔細設計和精密加工，用高Verdet常數、溫度特性良好的磁光材料，并利用幾何相位補償技術抵消全反射相位差，同時在光路結構上做進一步的改進，爭取使環境影響降為*低，從而具有體積小、重量輕、靈敏度高、價格低、性能穩定的特點，因此，它是全光學電流互感器實用化的優選產品。
有源OCT既利用了現有的實用技術，又利用了光纖的優點，因此它的實用化速度會更快。目前，需要解決的主要任務是：高壓側在戶外長期穩定運行及免維護問題。
電力系統的在線測量、數字化繼電保護、控制、故障診斷及電力系統光纖網的發展，需要OCT。傳統TA的頻帶窄、動態測量范圍小、故障飽和等缺點已不適應新一代電力系統的發展，這將更加激發人們加快OCT商品化生產的熱情。
4 結論
本文對電力系統中的光電電流測量技術進行了分析，討論了作者所從事的數字調制式有源OCT和閉環塊狀玻璃式無源OCT的工作原理、實驗情況及其主要特點。盡管在研究開發方面，取得了一些成果，但要真正實現實用化商品生產，還需要從原理、工藝、材料方法上做進一步的努力，光電電流互感器的時代一定會到來。
