[實(shí)用新型]一種用于變電站GIS中的光電式電壓傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420493606.9
• 申請(qǐng)日: 2014-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204101617U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳曉靜;石宇峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)河南省電力公司安陽(yáng)供電公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 安陽(yáng)市智浩專利代理事務(wù)所 41116
• 代理人: 楊紅軍;張智和

技術(shù)領(lǐng)域

一種用于變電站GIS中的光電式電壓傳感器屬電力設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

變電站的GIS是由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成的組合電器的簡(jiǎn)稱，這些設(shè)備、部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF₆絕緣氣體，也稱SF₆全封閉組合電器。GIS運(yùn)行安全可靠、配置靈活、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、檢修間隔時(shí)間長(zhǎng)、安裝方便。在我國(guó)電力系統(tǒng)中，GIS的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。目前，對(duì)供電質(zhì)量的要求越來(lái)越高，即使短暫的停電也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人民生活所難以接受的，因此對(duì)供電設(shè)備的監(jiān)控及電網(wǎng)管理的自動(dòng)化要求就顯得越來(lái)越重要，變電站的GIS實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控勢(shì)在必行。要使GIS監(jiān)控智能化，就要應(yīng)用由各種傳感器組成的GIS運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)，這就要開(kāi)發(fā)可靠性高、壽命長(zhǎng)的信息傳感器，包括電壓傳感器。電壓傳感器在電力系統(tǒng)控制保護(hù)和監(jiān)控中起樞紐作用，現(xiàn)有的電磁式電壓傳感器需要大的功率輸入，功率損耗大，又大又重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鐵磁飽和使輸出特性惡化，電網(wǎng)參數(shù)突變時(shí)由于其存在而產(chǎn)生鐵磁諧振。高頻諧振不僅使測(cè)量精度降低，嚴(yán)重時(shí)諧振過(guò)電壓還會(huì)危及GIS和電網(wǎng)其它電器的絕緣安全，因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新的電壓傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有電磁式電壓傳感器的弊端，創(chuàng)新研制一種用于變電站GIS?中的光電式電壓傳感器。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：光電式電壓傳感器的高壓電極與GIS母線連接，高壓電極下固定著絕緣子和絕緣筒，外裝屏蔽罩，絕緣子下固定有光電傳感頭，外裝地電位屏蔽罩；光電傳感頭的全反射棱鏡固定著鍺酸鉍晶棒和支撐套管，鍺酸鉍晶棒下一側(cè)裝有起偏器、準(zhǔn)直透鏡和輸入光纖，另一側(cè)裝有分束棱鏡、λ/4?波片、檢偏器和輸出光纖；鍺酸鉍晶棒與支撐套管之間充有SF₆氣體。

本實(shí)用新型的有益效果是：適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的需要，高低壓之間徹底隔離，絕緣性能好、測(cè)量頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)，體積小、重量輕，性價(jià)比高，便于安裝，安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中光電傳感頭5的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、圖2詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)和工作過(guò)程。光電式電壓傳感器的高壓電極1與GIS母線7連接，高壓電極1下固定著絕緣子3和絕緣筒4，外裝屏蔽罩2，絕緣子3下固定有光電傳感頭5，外裝地電位屏蔽罩6；光電傳感頭5的全反射棱鏡①下固定著鍺酸鉍晶棒②和支撐套管③，鍺酸鉍晶棒②下一側(cè)裝有起偏器⑩、準(zhǔn)直透鏡⑨和輸入光纖⑧，另一側(cè)裝有分束棱鏡④、λ/4?波片⑤、檢偏器⑥和輸出光纖⑦。傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件，要使GIS監(jiān)控智能化，就要應(yīng)用由各種傳感器組成的GIS運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)，電壓傳感器在電力系統(tǒng)控制保護(hù)和監(jiān)控中起樞紐作用。外加電場(chǎng)引起介質(zhì)折射率改變的現(xiàn)象稱電光效應(yīng)，鍺酸鉍晶棒②是由具有光電效應(yīng)的無(wú)色透明鍺酸鉍晶體制成。鍺酸鉍，分子式Bi₄Ge₃O₁₂，簡(jiǎn)稱BGO。BGO晶體已在輻射探測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，BGO晶體在沒(méi)有外電場(chǎng)作用時(shí)各向同性，在外電場(chǎng)作用下，各向同性的晶體變成了各向異性的雙折射晶體，由于BGO晶體中光的雙折射率隨電場(chǎng)強(qiáng)度而變化，因此可以根據(jù)其輸出電壓來(lái)確定施加于BGO晶體上的電場(chǎng)強(qiáng)度亦即電壓的大小。GIS母線7將GIS的電場(chǎng)經(jīng)高壓電極1施加到光電傳感頭5，絕緣子3和絕緣筒4將高低壓完全隔離，并由屏蔽罩2、地電位屏蔽罩6加以屏蔽。光電傳感頭5是本實(shí)用新型的核心元件，輸入光纖⑧將光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡⑨發(fā)送到鍺酸鉍晶棒②，經(jīng)全反射棱鏡①反射，鍺酸鉍晶棒②將反射光轉(zhuǎn)變?yōu)槭芡馐╇妷?電場(chǎng)調(diào)制的光，再經(jīng)分束棱鏡④由輸出光纖⑦傳送給光電轉(zhuǎn)換電路，將載有被測(cè)電壓/電場(chǎng)信息的調(diào)制光解調(diào)、處理后復(fù)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)，傳輸?shù)阶冸娬镜奈C(jī)保護(hù)單元。λ為光波波長(zhǎng)，鍺酸鉍晶棒②兩側(cè)所加的起偏器⑩、λ/4?波片⑤和檢偏器⑥用于將非線性的光電響應(yīng)變?yōu)榫€性的光電響應(yīng)。光纖作為傳輸介質(zhì)，具有良好的傳光性能，對(duì)光的損耗極低，傳輸光信號(hào)的頻帶非常寬，并且使電網(wǎng)與測(cè)量電路有效隔離，從而避免二次短路的危險(xiǎn)。光電式電壓傳感器的體積、重量?jī)H僅是傳統(tǒng)電磁式電壓傳感器的1/3、1/5，對(duì)于GIS的小型化是很有利的。本實(shí)用新型適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的需要，高低壓之間徹底隔離，絕緣性能好、測(cè)量頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)，體積小、重量輕，性價(jià)比高，便于安裝，安全可靠。