[發明專利]一種電容分壓型自校準光學電壓互感器

有效

• 申請號: 201110365247.X
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102445581A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 郭志忠;張國慶;于文斌;路忠峰;申巖;王貴忠;李深旺
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;北京許繼電力光學技術有限公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種電容分壓型自校準光學電壓互感器。

背景技術

電壓互感器是電力系統中進行電壓測量的重要設備，其測量精度和運行的可靠性與電力系統的安全可靠和經濟運行密切相關。光學電壓互感器基于泡克爾斯電光效應，是最理想的電子式電壓互感器，是電子式電壓互感器的主要方向。

按傳感結構的不同，光學電壓互感器可以分為全電壓性光學電壓互感器、疊層介質分壓型光學電壓互感器、電容分壓型光學電壓互感器、分布式光學電壓互感器，其中最具實用化前景的是電容分壓型光學電壓互感器。電容分壓器和光學電壓傳感器是電容分壓型光學電壓互感器的核心部件，其基本原理是利用電容分壓器的分壓作用獲取與待測電壓成正比例的低電壓，將該低電壓傳送給光學電壓傳感器，電壓信號施加在電光晶體上構成橫向電光調制或縱向電光調制，導致通過晶體的偏振光產生雙折射，泡克爾斯效應引起雙折射的兩光束產生相位差，只要測出該相位差即可精確測出外加待測電壓的大小。

電容分壓型光學電壓互感器具有無磁飽和、無頻帶測量限制、能準確反映包括非周期分量在內的全電壓信息等優點，但是電容分壓型光學電壓互感器存在受溫度影響而產生的測量精度溫度漂移問題和抗干擾能力差問題，這些問題長期以來限制了電容分壓型光學電壓互感器的實用化。

發明內容

本發明是為了解決現有的電容分壓型光學電壓互感器存在受溫度影響而產生的測量精度溫度漂移的問題，以及抗干擾能力差的問題，提出的一種電容分壓型自校準光學電壓互感器。

本發明的一種電容分壓型自校準光學電壓互感器包括電容分壓器、底座和光學電壓傳感器，電容分壓器包括高壓電容器、低壓電容器、信號輸出端子和接地端子，光學電壓傳感器包括光學電壓傳感單元，高壓電容器的下端與低壓電容器的上端串聯耦合連接，電容分壓器的信號輸出端子的一端與光學電壓傳感單元的正極相連接，信號輸出端子的另一端與低壓電容器的上端相連接，低壓電容器的下端與接地端子的一端相連接，光學電壓傳感器還包括信號處理單元，光學電壓傳感單元的負極與信號處理單元的正極相連接，信號處理單元的負極與電容分壓器的接地端子的另一端相連接，

所述信號處理單元包括光電轉換模塊、抗混疊濾波器、帶通濾波器、放大器、A/D轉換模塊、DSP、D/A轉換模塊、放大模塊、過壓保護模塊、LED光源、電源轉換模塊、合并單元和直流電源模塊，

光電轉換模塊的信號輸入端與光學電壓傳感單元的信號輸出端相連接，光電轉換模塊的信號輸出端同時與抗混疊濾波器的信號輸入端和帶通濾波器的信號輸入端相連接，帶通濾波器的信號輸出端與放大器的信號輸入端相連接，放大器的信號輸出端與A/D轉換模塊的第一信號輸入端相連接，A/D轉換模塊的第二信號輸入端與抗混疊濾波器的信號輸出端相連接，A/D轉換模塊的信號輸出端與DSP的信號輸入端相連接，DSP的信號輸出端與D/A轉換模塊的信號輸入端相連接，D/A轉換模塊的信號輸出端與放大模塊的信號輸入端相連接，放大模塊的信號輸出端與過壓保護模塊的信號輸入端相連接，電源轉換模塊的第一輸出端分別與LED光源、光電轉換模塊、放大器、DSP和A/D轉換模塊的電源端相連接，電源轉換模塊的第二輸出端分別與D/A轉換模塊、放大模塊、抗混疊濾波器和帶通濾波器的電源端相連接，

光學電壓傳感器還包括一個光電混合接件，直流電源模塊的輸出端與光電混合接件模塊的第一輸入端相連接，光電混合接件模塊的第一輸出端與電源轉換模塊的輸入端相連接，DSP的輸出端與光電混合接件模塊的第二輸入端相連接，光電混合接件模塊的第二輸出端與合并單元的輸入端相連接。

本發明的一種電容分壓型自校準光學電壓互感器基于泡克爾斯電光效應，電容分壓器的分壓比穩定、抗干擾能力強、不受溫度變化的影響、測量精度高，優點為：

1)、準確反映包括非周期分量在內的全電壓信息，無頻帶測量限制；

2)、絕緣結構簡單、無磁飽和及鐵磁諧振問題、輸出數字化：電容分壓器的低壓電容器輸出電壓僅為幾百伏特，且電光晶體和光纖本身都是天然良好的絕緣材料，使得絕緣要求大大降低；被測電壓信號由電容分壓器從電網取出，無鐵芯和電磁耦合，不存在磁飽和和鐵磁諧振的問題；電光晶體取代非線性補償電感及變壓器電感而與低壓電容器并聯，使設備本身存在的鐵磁諧振隱患得到消除；

3)、電容分壓器分壓比穩定：本發明通過采用所述結構巧妙的電容分壓器，使得雜散電容對電容分壓器分壓比無影響或者影響極小，保證了電容分壓器分壓比的工作穩定性；