[發明專利]數字式電子熒光掃描電壓傳感器

有效

• 申請號: 201010102860.8
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN102141584A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 徐啟峰
• 申請（專利權）人: 徐啟峰
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

涉及一種數字式電子熒光掃描電壓傳感器，基于電場力(電壓)對運動電子的作用原理和數字圖像處理技術，適用于電力系統交直流電壓的測量。

背景技術

目前可用于高電壓測量的電壓互感器或傳感器有電磁式，電容式、模擬光電式和有源電子式四種。

電磁式電壓互感器在超高壓、特高壓電力系統應用中的突出問題是其電氣絕緣成本高、可靠性低。考慮到安全性、可靠性、準確性、性價比等方面的要求，電磁式電壓互感器不適用于高電壓等級。

電容式電壓互感器基于電容分壓原理，電容器的充放電特性導致其瞬變響應誤差大，一般為5％-10％。減少電容量則容易受到外界分布電容的干擾，增加電容量則難以改善瞬態響應。另外，長期運行后電容分壓比發生漂移，影響到測量的準確性。

大部分模擬光電式電壓傳感器是基于波克爾斯電光效應。其基本原理是電光晶體在電壓的作用下呈各向異性，使通過晶體的線偏振光發生雙折射，一束線偏振光變成兩束線偏振光并產生相位差，利用檢偏器檢出因相位差導致的光強變化，經光電轉換得到模擬電壓信號。其優點是實現了高低電位之間的光隔離，缺點是光強測量的方法是非線性的，并受到應力雙折射的嚴重影響，測量范圍小、可靠性差。

有源電子式利用電容分壓器、電阻分壓器或電感分壓器得到小電壓信號，缺點是沒有實現高低電位之間的電氣隔離。

以上幾種互感器的共同缺點是只能在低壓側得到模擬電壓信號，需借助模數轉換電路得到數字信號，成為變電站全數字化的障礙。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于電場力(電壓)對運動電子作用原理和數字圖像處理技術實現的數字式電子熒光掃描電壓傳感器，如圖1所示。

本發明所述的方法是由燈絲[2]、陰極[3]、控制柵極[4]、聚焦陽極[5]、加速陽極[6]、鋁膜[7]、熒光粉層[8]和真空玻璃殼[9]構成陰極射線管，由[1]提供直流電源。[2]通電后[3]被加熱，向外發射電子形成電子流束，[3]和[4]之間的電壓差控制電子流束的大小。同時，[4]與[5]構成電子透鏡，使電子束聚焦，加速陽極[6]為石墨層，其上加有直流電壓使電子加速并形成一個均勻的等電位空間，以保證電子束徑直地飛向熒光粉層[8]，不會產生偏離或散焦，鋁膜[7]與加速陽極[6]相連，用來保護熒光粉層，使其不受離子沖擊而受損。[8]上的熒光粉受電子轟擊后受激發光，傳像光纖束[12]中的光纖自上而下或自左而右均勻地分布在與熒光粉層對應的一個平面上，光纖與熒光粉層上的發光點相對應，熒光粉受激發出的光經[12]中相應的光纖傳送到CCD或CMOS圖像傳感器[13]。待測量的電壓U連接到極板[10]和極板[11]，極板間電場力對電子的作用使電子轟擊到熒光粉層上的不同位置，其發光位置的變化與電場力(電壓)的大小成正比，應用[13]測量發光點位置的變化，得到電壓信號的實時數字量。

附圖說明

圖1是本發明的原理圖。

圖2是本發明的具體實施方式一。

圖3是本發明的具體實施方式二。

其中，[1]是直流電源，[2]是燈絲，[3]是陰極，[4]是控制柵極，[5]是聚焦陽極，[6]是石墨層加速陽極，[7]是鋁膜，[8]是熒光粉層，[9]是真空玻璃體。[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]均置于[9]中，為一個整體。[10]、[11]是電壓極板，U是待測量的電壓，連接[10]、[11]。[12]是傳像光纖束，[13]是CCD或CMOS圖像傳感器，[14]是絕緣子，[15]是高壓導線。圖2、圖3中的[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]均置于[14]之中，圖2中[15]置于[14]的頂部。

具體實施方式一