[實用新型]光纖式電壓測量裝置

無效

• 申請號: 200820222057.6
• 申請日: 2008-10-27
• 公開（公告）號: CN201281725Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 盧江平
• 申請（專利權）人: 陜西電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/16;G08C23/06
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司
• 代理人: 李中群

技術領域

本實用新型屬于電力測量技術領域，涉及一種用于電力電網系統中測量各種暫態電壓的光纖式電壓測量裝置。

背景技術

電力系統中的多項系統調試試驗幾乎都離不開對電網電壓的測量。隨著各級電網建設尤其是超高壓和特高壓電網建設的發展，高電壓測量工作量和難度也在增加，特別是電力系統中對各種暫態電壓的測量更為困難。以往電力系統中常規的電壓測量方法主要有兩種，即采用電壓互感器測量的方法和采用高壓套管末屏測量的方法。電壓互感器按其原理又有電磁式和電容式兩種，采用電壓互感器測量電壓的方式一般只能用于穩態工頻電壓和電壓變化較慢的暫態電壓測量；而當測量電壓暫態過程有較高頻率時，則只能采用高壓套管末屏的方法測量。此外在不具備以上兩種電壓測量方式的條件下，就需要安裝獨立的電壓分壓器進行電壓測量。安裝獨立的分壓器需根據測量電壓的頻率、幅值、持續時間等暫態特性選用合適的分壓器。當測量較高電壓時，現場臨時安裝獨立分壓器會受到場地空間、安全距離等條件的限制，此外安裝難度和工作量都比較大。

現有技術中對于采用電容套管末屏和安裝獨立電容式(電容分壓器使用較多)分壓器的測量電壓方式，需要根據一次電容量和測量設備的測量電壓范圍配置二次分壓電容器，同時需用屏蔽電纜連接二次分壓電容器和測量記錄儀器，其中二次分壓電容器特性、屏蔽電纜特性(對較高頻率信號需加裝匹配電阻)及屏蔽連接狀況對測量影響較大，此外連接電纜的長度也不宜太長，否則會增加被測信號的衰減并致使其抗干擾性能的降低。

隨著超高壓和特高壓輸電線路建設進程的發展，對測量各種暫態電壓的要求也越來越高。電力系統GIS(氣體全封閉組合電器)設備隔離開關分合過程產生的快速暫態過電壓(VFTO)上升沿可達3ns，暫態頻率達到100MHz，顯然，測量這種電壓采用常規方式已不能滿足測量要求。為此，近年來本領域已有人提出采用光纖傳輸測量方式即光電測量系統來測量電壓。

光電測量系統是一種利用各種光電效應或光電通信方式進行的測量系統，在此系統中利用光纖傳輸線良好的絕緣性能，把被測量的高壓設備與低壓測量儀器進行電信號隔離，用以實現安全可靠的測量高壓電特性參數。目前采用光纖傳輸測量電壓的方式有兩大類：一類是采用電光效應傳感器構成的測量系統，應用較多的是采用泡克爾(Pockels)電光效應的測量系統，另一類是電容式場強探頭(球形探頭)構成的測量系統。采用泡克爾電光效應的測量系統的統特性主要取決于電光轉換晶體的特性，這種晶體的轉換特性受溫度的影響較大，準確測量需較為精確的溫度補償，整個測量系統分光電部分和記錄測量部分，其中光電部分較為復雜。電容式場強探頭構成的電壓測量系統的測量原理是在被測量電場中放置一對金屬極板(一般為球形極板)，極板平面與電場方向垂直，此對極板構成一個電容場強探頭，由極板間距離及測量極板間的電壓得出電場強度。用場強方法測量電壓，需用帶電體的電壓與被測點電場強度的關系進行計算得出被測帶電體的電壓，但目前這種電壓測量系統在最大測量場強和測量距離的參數都不高，不能用于更高電場強度的測量，同時系統結構也較為復雜。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術存在的問題加以解決，提供一種設計方案合理、結構簡單、測量精確度和穩定性好且易于實施應用的光纖式電壓測量裝置。

為實現上述發明目的，本實用新型設計者研發了一種采用電容式探頭直接測量代電體表面電場強度進而測量高壓導體(高壓導線)電壓的光纖式電壓測量方法，該測量方法包括下述的實施步驟：在被測高壓導體表面放置一個金屬感應極板，利用該感應極板分別與被測高壓導體和地面構成的電容C2和C1組成一個電容分壓器(參見附圖1)，由于電容C2上的電壓正比于高壓導體對地的電壓，在測得電容分壓器的分壓比和電容C2上的電壓值后，根據電容分壓比值和C2的電壓值換算獲得被測高壓導體對地電壓值。實際工作中，可由標準分壓器校準測得電容分壓器的分壓比K，并由與金屬感應極板聯接的放置在高電位的數據采集器采集到電容C2上的電壓信號，繼而再依次通過與數據采集器聯通的電光變換器(光發射機)、光纖和光電變換器(光接收機)將電容C2上的電壓信號送入計算機系統處理記錄并顯示電壓數據，最后根據電容分壓器的分壓比值和C2的電壓值換算獲得被測高壓導體對地電壓值。