[發(fā)明專利]基于電光效應(yīng)的無源光學(xué)電壓互感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110288611.7
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102914679A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王巍;張志鑫;張峰;王學(xué)鋒;夏君磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R15/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于電光效應(yīng)的無源光學(xué)電壓互感器。

背景技術(shù)

高壓電力互感器是為電力系統(tǒng)提供用于計量、控制和繼電保護(hù)的最基本的測量設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)電壓等級地不斷提高，傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式或電容分壓式互感器因其傳感機(jī)理的限制而表現(xiàn)出許多難以克服的局限性。光學(xué)電壓互感器是利用光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)來實現(xiàn)電壓測量的新型互感器。與傳統(tǒng)互感器相比，光學(xué)電壓互感器的高壓信號通過光纖傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，絕緣大大簡化、帶寬高，動態(tài)范圍大、無磁飽和、輕便易于安裝，因此，在電力系統(tǒng)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

國際上，瑞士ABB、法國Alstom、加拿大Nxtphase公司等已有光學(xué)電壓互感器產(chǎn)品面市，其工作原理均采用基于Pockels電光效應(yīng)的縱向調(diào)制結(jié)構(gòu)。1997年，ABB電力T&D公司報導(dǎo)了115kV～550kV組合式光學(xué)電壓/電流互感器，測量精度達(dá)到IEC?0.2級。1997年，法國Alstom報道了123kV～765kV組合式光學(xué)電壓/電流互感器，測量精度可達(dá)0.2％，已有多臺產(chǎn)品在歐洲和北美掛網(wǎng)運行。2003年，加拿大Nxtphase報道了121kV～550kV的光學(xué)電壓互感器，測量精度可達(dá)IEC?0.2級，IEEE?0.3級。

國內(nèi)自1992年開始先后有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校及電子部26所、電力科學(xué)研究院、上海互感器廠等眾多單位從事此方面的研究，目前已有多種光學(xué)電壓互感器樣機(jī)研制出來，但絕大數(shù)僅限于試驗室階段。

目前，現(xiàn)有的光學(xué)電壓互感器多存在光源發(fā)光波長隨溫度變化及輸出功率不穩(wěn)定的情況；在粘接工藝上，多個分立光學(xué)元件在固化過程中都不可避免地會產(chǎn)生微外移，影響方位角的準(zhǔn)確度；而且后續(xù)電子線路也會因溫度變化造成的漂移直接給光路信號帶來誤差，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；此外，就調(diào)制方式來說，與橫向調(diào)制方式相比，縱向調(diào)制型光學(xué)電壓互感器還存在高壓下絕緣成本高、輸出信號與電場不成比例，信號解調(diào)難度大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電光效應(yīng)的無源光學(xué)電壓互感器，有效地控制了SLD光源中心波長的漂移現(xiàn)象，消除了光纖振動等因素引起的光功率波動，提高了光路系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：基于電光效應(yīng)的無源光學(xué)電壓互感器，包括：光學(xué)電壓傳感頭(1)和電氣單元(16)；所述電氣單元(16)包括光學(xué)閉環(huán)反饋控制單元(2)和信號處理單元(3)；所述光學(xué)閉環(huán)反饋控制單元(2)通過光纖與所述光學(xué)電壓傳感頭(1)連接，所述光學(xué)電壓傳感頭(1)通過光纖與所述信號處理單元(3)連接；光學(xué)閉環(huán)反饋控制單元(2)提供輸出功率穩(wěn)定的光源，該穩(wěn)定的光源經(jīng)過光纖傳輸至光學(xué)電壓傳感頭(4)；信號處理單元(14)對光學(xué)電壓傳感頭(4)探測輸出的光信號進(jìn)行處理，解調(diào)出被測電壓。

所述光學(xué)電壓傳感頭(1)包括第一光纖準(zhǔn)直器(41)、起偏器(5)、1/4波片(6)、BGO晶體(7)、檢偏器(8)、第二光纖準(zhǔn)直器(42)和第三光纖準(zhǔn)直器(43)；所述第一光纖準(zhǔn)直器(41)連接到所述起偏器(5)的一端，所述起偏器(5)的另一端依次經(jīng)過所述1/4波片(6)、所述BGO晶體(7)連接到所述檢偏器(8)，經(jīng)所述檢偏器(8)后分為兩路，一路由所述第二光纖準(zhǔn)直器(42)通過光纖輸出至信號處理單元(14)，另一路經(jīng)所述第三光纖準(zhǔn)直器(43)通過光纖輸出至信號處理單元(14)。

所述光學(xué)閉環(huán)反饋控制單元(2)包括SLD光源(9)、Lyot消偏器(10)、耦合器(11)、第一探測器(121)和驅(qū)動電路(13)；SLD光源(9)產(chǎn)生的光信號經(jīng)Lyot消偏器(10)變成低偏振光，經(jīng)過耦合器(11)輸出通過光纖傳輸光源至光學(xué)電壓傳感頭(7)；同時耦合器(11)的輸出經(jīng)過第一探測器(121)將光信號變成電信號后至驅(qū)動電路(13)，由驅(qū)動電路(13)判斷是否滿足輸出光功率的要求，計算并調(diào)整驅(qū)動電路參數(shù)，再反饋至SLD光源(9)，調(diào)節(jié)SLD光源(9)的不穩(wěn)定性，使SLD光源(9)輸出穩(wěn)定的光功率，從而使由耦合器(11)輸出至光學(xué)電壓傳感頭(7)的光源輸出功率穩(wěn)定。