本文提出將根據Faraday磁光效應原理研制的光纖電流傳感器應用于局放檢
測，以光信號為檢測量，為局部放電光學檢測方法奠定了基礎。分析了不同類型
光纖電流傳感器的特點，利用瓊斯矩陣法對光纖電流傳感器的偏振光系統進行研
究，給出了不同狀態偏振光的歸一化瓊斯矢量，對本文涉及的光學器件推導了相
應的Jones矩陣，最終建立了光纖電流傳感器的數學模型。

研制出有效帶寬為300 MHz的全光纖結構光纖電流傳感器，設計了相關的
信號處理電路；采用雙螺線管結構提高傳感器靈敏度，螺線管形狀的通電導體和
光路之間的相對位置關系發生變化不會影響檢測結果；分析了它的頻率響應特
性、抗干擾特性和光路損耗特性，與傳統光纖電流傳感器相比，該檢測系統頻率
響應范圍寬，靈敏度高。當傳感器采用全光纖閉合結構光路設計并滿足安培環路
定律時，其抗電磁干擾性能最優。

介紹了線性雙折射特性和產生的各種原因；分析了線性雙折射對于系統的影
響，認為線性雙折射是光纖電流傳感器檢測中影響系統測量誤差的主要因素，隨
著線性雙折射的增加，系統靈敏度下降，如果系統沒有線性雙折射，則其它誤差
源的影響將容易預測和處理，并探討了消除線性雙折射的可行措施。
建立了局部放電實驗系統及尖板放電、板板放電、內部放電、沿面放電和懸
浮放電五種典型局放模型，通過本文研制的光纖電流傳感器采集了各種局部放電
信號，實驗結果說明在強干擾環境下與其他方法相比較，基于光纖電流傳感器的
局部放電檢測具有抗干擾能力強、絕緣特性好和響應速度快等特點。
恰當地提取特征參數是進行局部放電進行模式識別的關鍵環節，將光纖電流
傳感器采集到的局部放電時域信號轉換為三維時頻譜圖，全面表征了局放信號的
時間分量、頻率分量和放電能量的分布，提取的特征參數同時反映了原始信號的
時頻特征，各分量之間互不干擾，所以更加準確。

本文采用基于非線性理論的分形盒子維數和空缺率描述復雜的時頻表面，提
取出局部放電三維時頻譜圖的時頻特征參數，以描述時頻譜圖峰值處的陡度和下
降沿的變化趨勢，簡化了特征向量的維數。基于時頻分析方法的分形理論和BP
神經網絡可有效識別不同類型的局部放電，證明光纖電流傳感器可用于局部放電
檢測和故障診斷。