基于普克尔效应的光学电压互感器的设计和实验

随着电力系统电压等级的提高,传统电磁式电压互感器和电容分压式电压互感器的缺陷如绝缘结构复杂、存在磁饱和及铁磁谐振等将日益突出。光学电压互感器可有效克服传统电压互感器的固有缺陷。设计了一种基于普克尔效应的光学电压互感器,阐述了其结构及工作原理。设计并制作了器件化的传感头以及实验用的屏蔽装置,搭建了光学电压互感器实验系统,利用数字闭环检测技术来进行输出信号的处理。常温下,互感器在0-2.5kV直流电压下的测试结果显示,互感器的输出具有良好的线性关系,表明该光学电压互感器设计方案的可行性。     

基于普克尔效应光学电压互感器的研究现状与设计

介绍了基于普克尔效应光学电压互感器的基本原理,分析比较了几种常见的基于普克尔效应的光学电压互感器传感头的结构;介绍了基于普克尔效应的光学电压互感器的国内外发展现状;设计了一种基于普克尔效应的横向调制反射式光学高压互感器。     

反射式横向调制光学电压传感器特性分析

以反射延迟器代替1/4波片构成的反射式横向调制光学电压传感器结构紧凑,便于实际应用。对Bi4Ge3O12(BGO)晶体反射式横向调制光学电压传感器进行理论分析,分析表明:将待测电压加于BGO晶体001方向,且使光沿晶体ī10方向通过时,光学电压传感器具有较好的双光路温度互补特性,传感器具有最优性能。对2种不同结构的光学电压传感器进行温度试验,试验结果验证了理论分析的正确性。     

一种具有互易光路的光学电压传感器

介绍了基于Pockels效应测量电压的光学电压传感器基本原理,通过在光路中引入法拉第旋光器件,提出了一种新型的全光学互易式电压传感器方案.理论上推导了该方案,并搭建了光学电压传感器实验系统.实验结果表明,在0-270V范围内,该实验系统对交流电压的测量变比变化量不超过2.66%.     

自愈光学电压传感器

为解决光学电压传感器测量精度的温漂问题,提出采用增加基准测量源的方法,根据对基准源的测量结果来调整实际测试结果,从而实现了对传感参数的实时自动补偿。应用该方法设计了自愈光学电压传感器,并进行了精度检测。检测结果表明:在常温下,自愈光学电压传感器的线性度可达0.2级;当环境温度引起工作光强波动或传感参数漂移时,自愈光学电压传感器的测量精度比补偿前有大幅提高。该方法原理简洁,容易实现,为高性能光学电压传感器的设计提供了新的解决思路。     

500kV组合式光学电流电压传感器性能分析

介绍了一种 50 0 k V组合式光学电流电压传感器(OMU)及其相关的误差分析。通过改进光路结构、合理地获取电压传感器的取样信号及对二次信号处理部分进行温度控制 ,提高了 OMU的稳定性和准确度 (达到 0 .2级 )     

光学电压传感器探头的电场计算与分析

概述了光学电压传感器的原理与结构类型,并着重计算分析了传感器探头的方形、八边形和圆形晶体分别在平板电极和圆弧电极中的电场分布。模拟计算结果得出,采用不同形状的电光晶体和电极组合,可以改善晶体内外电场分布的均匀性,减弱电场的集聚效应,从而有效地提高耐压和测量的稳定性及准确度。     

光学电压传感器分压结构的缺陷及改进方法

现有的光学电压传感器多基于光功率检测模式,其测量范围与测量灵敏度受到电光晶体半波电压的限制。纵向调制的多片晶体叠层结构可以解决半波电压限制的问题,但仅适用于1 000 kV电压等级。此外,仿真结果表明这一结构中晶体内的电场分布极不均匀,受震动与热胀冷缩等因素的影响,光路或晶体的相互位置易产生偏移而引入积分电压误差。文中以110 kV电压等级为例,对多片晶体叠层结构进行了改进,简化了传感系统的结构,并将MgTiO₃陶瓷按照一定的要求安装在锗酸铋(BGO)晶体的外部以改善晶体的内电场分布,可以把积分电压误差从0.275%降低至0.01%以下。改进后的结构可用于各种电压等级。最后,通过实验验证了新方法的有效性。     

用于高电压环境下的光学电压电场传感器

复杂电磁环境下电量信号的采集一直是国内外研究的热点。基于BGO晶体的光电效应原理,提出了一种绝缘子串电场强度的测试方法,并开发出新型光学传感器,其具有抗干扰能力强、尺寸小、绝缘性能好等优点,具有广阔的应用前景。     

高电压测量的几种光学传感方法

论述了几种用于高电压测量的光学传感方法,包括传光型无源光纤电压传感器、有源光纤电压传感器、全光纤电压传感器、集成光学Ｐｏｃｋ－ｅｌｓ元件光纤电压传感器、电致伸缩光纤电压传感器及其它光纤电压传感器。阐述了它们的传感原理和基本结构,说明了它们各自的特点和研究状况。     

一种线性测量电光相位延迟的光学电压传感器

提出了一种采用晶体劈直接线性测量电光相位延迟的新型光学电压传感器,将晶体的电光相位延迟转换为光斑条纹的移动,通过测量光斑的位移量获得相位延迟。理论上分析推导了光斑位移量与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了光斑位移量的计算方法,并进行了实验验证。实验结果表明,新型光学电压传感器能够测量的相位延迟角达到320°,线性度良好。     

基于电光效应的几种光纤电压传感器

本文介绍了横向调制式与纵向调制式、透射式与反射式、分压式与无分压式、分立式与组合式、单光路式与双光路式、单晶体式与双晶体式结构的光纤电压传感器的工作原理和特点     

光学电压互感器的研究进展

采用光学晶体及光学纤维实现对电力系统高电压的一直是研究与发展的重要课题。本文概述了光学电压互感器的研究状况,并着重探讨了光学电压互感器衫化中存在的主要问题及今后的发展趋势。     

500kV组合式光学电流、电压传感器

叙述了国内外光学电流电压互感器的应用研制情况,介绍了500kV组合式光学电流电压传感器原理,结构及测试结果。     

光学电压传感器温度响应特性分析与实验研究

光学电压传感器面临温度稳定性问题。本文以BGO晶体的Pockels效应模型为基础,结合热光效应等推导出光学电压传感器在多物理场作用下的温度响应模型,并对输出信号进行频谱分析,得到温度对传感器输出的影响规律,即由温度引起的输出漂移属于低频分量。在卡尔曼滤波降噪的基础上,提出了一种基于频谱分析的高通滤波温度补偿方法,通过滤除低频分量提高温度稳定性,并进行标定实验和温度响应特性实验。实验结果表明,传感器在[0℃,50℃]温度范围内输出电压测量精度优于±1.79%,与同平台下BP神经网络温度补偿方法进行对比,该方法易于实现且有效地抑制了温度漂移的影响。     

利用LiNbO3晶体电光效应测量脉冲电压

本文介绍利用ＬｉＮｂＯ３晶体的线性电光效应做成的电压、电场传感器；并利用汞润开关产生脉冲电压波。实验结果表明此传感器对测量波尾较短的脉冲电压是可行的，幅值测量线性度在３％以内。     

电光晶体的 Pockels 效应仿真研究

结合麦克斯韦方程组建立了光在电光晶体中传播的数学模型;通过有限元仿真分别建立了铌酸锂晶体和锗酸铋晶体的物理参数模型,提出了一种通用的入射光三维波动场仿真方法,该方法将晶体内部电场分布和电光效应耦合波理论相结合,计算了在横向调制下两种晶体的Pockels效应,其结果与理论差值在10~(-5)数量级内;同时,仿真结果表明,铌酸锂晶体的Pockels效应更为明显。最后对两种不同材质的电光晶体进行了0～1 000 V直流加压实验,实验表明铌酸锂晶体的Pockels效应测量精度优于±2.9%。该方法为光学电压传感器电光晶体的选择和性能评估提供了新的研究思路与理论参考。     

准互易光学电压互感器数字闭环信号处理方法

介绍了一种用于准互易光学电压互感器的数字闭环信号处理方法.根据互感器光路输出信号的特点,采用基于方波调制解调的数字相关检测技术,提高了系统的响应灵敏度.在此基础上,引入阶梯波反馈技术,通过相位调制器在两束相干偏振光间引入一个与晶体Pockels相移大小相等、方向相反的反馈相移,实现闭环检测,扩大了动态范围,且不依赖于传...     

实现线性测量的光学电压传感器设计

设计了一种采用径向偏振光栅实现线性测量的光学电压传感器。将光学晶体的电光相位延迟角转化成环形光斑的同步旋转,由图像转换器将环形光斑转换为条形光斑,通过图像采集系统定位条形光斑暗纹的中心位置来获得被测电压值。应用琼斯矩阵证明了光斑暗纹中心位置与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了计算方法,并给出了锗酸铋(BGO)晶体和铌酸锂(LN)晶体的实验验证。结果表明该光学电压传感器的测量模式与光强无关,可直接测量172°的电光相位延迟角,测量误差小于0.5%,实现了对电压的线性测量。     

电光效应光纤电压传感器及其在高电压测量中的应用

本文介绍了电光效应光纤电压电场传感器的结构及测量系统,并对系统设计的几个问题进行了讨论。