[發明專利]基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統及方法

有效

• 申請號: 201710062744.X
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106841748B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 楊慶;何彥霄;孫尚鵬;司馬文霞;袁濤;楊鳴;孫魄韜;韓睿;羅曼丹
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

本發明公開了一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統，包括寬帶激光光源、電壓傳感器參考單元、電壓傳感器傳感單元、傳輸光纖、光電探測器和末端信號顯示處理系統；激光通過傳輸光纖將光信號送入電壓傳感器參考單元的輸入端，電壓傳感器參考單元的輸入端與電壓傳感器傳感單元連接；電壓傳感器傳感單元上設置有外加電壓；電壓傳感器傳感單元輸出攜帶待測電壓信號信息的光強信號；所述光強信號輸入到光電探測器中；光電探測器將輸出的光強信號轉換為電壓信號，電壓信號通過末端信號顯示處理系統生成所測外加電壓數值。本發明提供的電壓測量系統及方法，具有無源性，抗電磁干擾能力強、響應頻帶較寬、工頻響應好的特點。

技術領域

本發明涉及電力檢測技術領域，特別是一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統及方法。

背景技術

電網電壓實時測量對于系統保護、線路故障監測和測量具有重要的意義。電網常用的PT有重量大、頻帶窄、體積大等缺點。這種設備質量偏大且體積龐大，當不能獲取實時的監測數據和運行狀態掌控時，一旦發生故障，有爆炸的風險，倘若發生事故，會威脅或破壞到周圍的設備和工作人員的安全。新型的以光電晶體為基礎的光學電壓測量系統中，由于電光晶體所固有的雙折射效應，在環境溫度變化時容易引起工作點的漂移，目前的溫度補償措施還不足以消除此工作點漂移給傳感器帶來的測量精度的影響。因此，研究能夠適用于寬溫區和較寬頻段的電壓傳感器對電網的控制和運行尤為重要。

因此，需要一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統及方法。

發明內容

本發明的目的之一是提出一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統；本發明的目的之二是提出一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量方法。

本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供的基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統，包括寬帶激光光源、電壓傳感器參考單元、電壓傳感器傳感單元、傳輸光纖、光電探測器和末端信號顯示處理系統；

所述寬帶激光光源輸出激光，所述激光通過傳輸光纖將光信號送入電壓傳感器參考單元的輸入端，所述電壓傳感器參考單元的輸出端與電壓傳感器傳感單元連接；所述電壓傳感器傳感單元上設置有外加電壓；所述電壓傳感器傳感單元輸出攜帶待測電壓信號信息的光強信號；所述光強信號輸入到光電探測器中；所述光電探測器將輸出的光強信號轉換為電壓信號，所述電壓信號通過末端信號顯示處理系統生成所測外加電壓數值。

進一步，所述電壓傳感器參考單元包括第一光環形器、第一光柵和第一壓電陶瓷；所述電壓傳感器傳感單元包括第二光環形器、第二光柵和第二壓電陶瓷；

所述第一光柵設置于第一壓電陶瓷上；所述第一光環形器的一端通過光纖與寬帶激光光源的輸出端連接；所述第一光環形器的另一端與第一光柵連接；

所述第二光柵設置于第二壓電陶瓷上；所述第二光環形器的一端與所述第一光環形器的一端連接；所述第二光環形器的另一端與第二光柵連接；

所述第二光環形器的光輸出端與光電探測器的光輸入端連接；所述第二壓電陶瓷上施加預設電壓值；

所述第一光環形器和第二光環形器分別與光電探測器連接。

進一步，所述第一光柵或第二光柵為反射型布拉格光柵。

進一步，所述第一壓電陶瓷的兩側鍍有作為電壓輸入端口的銀電極層；第二壓電陶瓷的兩側鍍有作為電壓輸入端口的銀電極層。

進一步，所述光電探測器得到電壓傳感器傳感單元輸出的光強信號，所述光強信號公式如下：