面向新型电力系统的光纤电流传感技术研究进展

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.01.22

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摘要电流传感测量在电力系统的计量、保护、控制等领域有举足轻重的作用。随着中国新型电力系统建设纲要提出并且智能化、数字化水平不断增长，电流传感器面临着宽频带、高动态、小型化的需求。相比于传统电磁互感器，基于法拉第效应、磁致伸缩、磁流体、热效应等原理的先进电流测量技术在宽幅值、宽频带、电磁免疫上各有优势；另一方面，针对新型电力系统的未来场景需求，传感器的部署、精度要求和可靠运行面临重大挑战。从电流测量机制方面，分别介绍了基于法拉第效应、热光效应、磁流体和磁致伸缩效应的电流传感技术。在此基础上，指出电流传感技术在传感方式、频率特性、环境适应性、直流测量等方面的挑战，需要新的传感材料以及拓扑结构提升其测量性能。之后，提出光纤电流测量发展趋势建议，为准确度高、适应性好的光纤电流传感器在新型电力系统建设中的广泛应用提供技术指导。

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关键词 ：电流测量, 法拉第效应, 热光效应, 磁流体, 磁致伸缩, 光纤电流传感器

Abstract：Current sensing measurements play a crucial role in the fields of metering， protection， and control within power systems. With the introduction and increasing level of intelligence and digitization in China's new power system construction plan， there is a growing demand for current sensors with wide bandwidth， high dynamics， and miniaturization. Compared to traditional electromagnetic transformers， the advanced current measurement technologies based on the Faraday effect， magnetostriction， magnetofluids， and thermal effects offer unique advantages in terms of wide amplitude range， wide bandwidth， and electromagnetic immunity. On the other hand， the deployment， accuracy requirements， and reliable operation of sensors face significant challenges in meeting the future scenario demands of the new power systems. From the perspective of current measurement mechanisms， current sensing technologies is introduced based on the Faraday effect， Thermo-optical effect， magnetofluids， and magnetostriction，. Building upon this foundation， it highlights the challenges in sensing methods， frequency characteristics， environmental adaptability， and DC measurement， emphasizing the need for new sensing materials and topological structures to improve its measurement performance. Furthermore， the development trends suggestions for optical fiber current measurement standards is proposed， technical guidance for the wide application of fiber optic current sensor with high accuracy and good adaptability in the construction of new power system is provided.

Key words： current measurement Faraday effect thermo-optical effect magnetofluid magnetostriction fiber optic current sensor

收稿日期: 2024-04-25 发布日期: 2025-01-14

PACS:

TB971

基金资助:国家电网公司科技项目（5700?202255225A?1?1?ZN）

通讯作者: 李琪林（1973-），国网四川省电力有限公司营销服务中心教授级高工，主要从事电力量测与传感、电力标准化方面的研究工作。 Email：liql367x@sc.sgcc.com.cn. E-mail: 0804160134@163.com

作者简介: 白静芬（1982-），山西太谷人，中国电力科学研究院有限公司教授级高级工程师，从事电测量及标准化技术方面的研究。 Email：jfbai@epri.sgcc.com.cn；

引用本文:

白静芬, 曾非同, 孟静, 李琪林, 岑炜, 蔡君懿, 段永贤. 面向新型电力系统的光纤电流传感技术研究进展[J]. 计量学报, 2025, 46(1): 141-150.
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链接本文:

http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.01.22 或 http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2025/V46/I1/141

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