新型光电式电压互感器研究

本文提出一种应用于500KV的光电式电压互感器。该互感器基于石英晶体的逆压电效应。高压经圆筒电容器分压后加到圆柱状的石英晶体上,晶体的压电形变被缠绕在晶体圆柱表面上的椭圆芯双模光纤传感,由低相干干涉仪对光纤中传播的两个空间模(LP01模和偶数LP11模)的微分光波相位的调制进行检测。该互感器除电容分压、石英晶体外,是一个全光纤的解决方案,没有准直仪、偏振片和波片等块状光学元件;进而降低了成本、提高了精度、便于规模化生产。本文给出了电压互感器的系统结构及绝缘设计,研究了互感器的性能,为高压电压互感器的应用提供了理论依据。     

光学高压电压互感器传感头结构的研究

在光学高压电压互感器的设计中,互感器传感头结构参数的合理设计是光学电压互感器测量准确度和工作可靠性的保证.本文设计了基于石英晶体逆压电效应和保偏光纤模间干涉原理的高压电压互感器,并从传感头晶体材料的选择、电极形状、电极尺寸、电极间距等方面进行了研究,通过有限元仿真研究,得出不同情况下的电场分布,确定了较合理的传感头设计方法,为光学高压电压互感器的设计提供了理论依据.最后,通过实验对基于该原理的高压电压互感器进行了原理性验证.     

干涉式电压互感器的有限元分析

设计一种新型的光纤电压互感器以满足电力工业发展对高压电压互感器的要求,成为国内外的研究热点,为此基于石英晶体的逆压电效应,研制了一种双模干涉式的电子电压互感器并给出其基本原理即利用两个低阶模的干涉原理改善电压互感器的性能,为消除外界干扰、提高系统的测量精度提供理论根据。利用有限元软件对该互感器传感头进行电场强度分析和研究的结果显示:在峰值电压作用下,互感器传感头无击穿现象,满足了工程的需要,为光学电压互感器的电压测量的稳定性提供了理论依据。该互感器信号的感应和传输都在光纤中进行,光路结构简单,抗干扰能力强,准确度高,安全可靠,是光学电压互感器设计的一种新思路。     

基于模间干涉的全光纤电压传感器设计

介绍了一种新型的光纤电压传感器结构和工作原理,分析了系统中椭圆芯双模光纤的传输模式和模间相干光斑的变化,采用熔接的方式进行相干光接收来获得正交相位漂移信号,根据模间群折射率差与光程差的关系设计调整光纤的长度,依据石英晶体和空气的绝缘强度进行传感光纤匝数设计,讨论了含源零差探测法的相位跟踪原理,给出了相位检测框架图及实验结果,分析表明该设计方案能达到相位跟踪的目的。     

光学高压电压互感器的设计

为了满足电力工业对高压电压互感器的需求,采用了基于模间干涉原理和石英晶体的逆压电效应的方法,介绍了一种新型的光学高压电压互感器的基本结构和工作原理。该互感器是在圆柱形石英晶体上施加交流电压使其产生压电形变,使缠绕在圆柱表面的椭圆芯双模光纤中的两个传导模LP01模和LP11模的相位差发生变化,最后得到被测电压。通过实验对该互感器的设计进行了可行性研究,表明该互感器具有较好的精度和线性度,为光学电压互感器的研究提供了理论基础。该互感器信号的感应和传输都在光纤中进行,因而不需要耦合器、起偏器、电光晶体等光学元件,加工工艺简化,该系统是具有结构简单、准确度高、安全可靠、造价低等优点的互感器系统。     

一种全光纤电压互感器的电场分析

全光纤电压互感器在电力系统中将有广阔的应用前景,而传感头在电压互感器中非常重要。利用石英晶体的逆压电效应设计了一种全光纤干涉式电压互感器的传感头结构,并在此基础上用有限元分析软件ANSYS对该结构的电场分布进行了二维仿真分析,得到该结构的电位和电场强度分布图,为该种结构的可行性和进一步改进提供了依据。     

基于保偏光纤模间干涉的光学电压互感器

为了满足高压及超高压电网对新型电压互感器的迫切需要,研究了一种基于保偏光纤模间干涉原理的高压电压互感器。用缠绕了保偏光纤的石英晶体圆柱作为电压传感头,被测电压通过石英晶体的逆压电效应来调制保偏光纤中2个低阶线性偏振模间的相位差,进而改变模间干涉输出光强的分布,通过探测模间干涉输出光强实现对被测高电压的测量。系统通过调整压电陶瓷的驱动电压使得模间干涉静态相位差为正交状态,并采取引入参考光路的方案剔除光源强度波动对测量精度的影响。实验研究结果表明,该互感器在额定被测电压附近能够达到0.2%的测量精度,能够同时反映被测高压的幅值和相位信息,满足高压测量领域对暂态变化的测量要求。     

基于逆压电效应和模间干涉的电压互感器设计

随着现代高压电力输送系统的发展,传统的电磁式和电容分压式互感器已暴露出越来越多的缺点。光学电压互感器具有体积小、重量轻、频带宽、动态范围大、抗电磁干扰以及良好的绝缘性等优点,已经得到人们的广泛重视。通过数值仿真,对椭圆芯保偏光纤模间干涉强度分布与模间相位差之间的关系进行计算分析并给出三维图,在此基础上设计了一种基于石英晶体逆压电效应和椭圆芯保偏光纤模间干涉原理实现的电压互感器。用有限元法对互感器传感头中的电场分布进行仿真计算,分析了金属电极的形状、尺寸等参数对传感头内电场分布的影响,对传感头进行了优化设计。通过试验对设计的电压互感器进行了可行性研究,表明基于该原理的电压互感器具有较好的精度和线性度。     

利用模间干涉原理的电压互感器仿真

为了满足电力工业发展对高压电压互感器的要求,设计一种新型的光纤电压互感器成为国内外的研究热点,故在理论分析光纤内光模场分布特点后用MATLAB仿真研究了光纤的模间干涉现象,给出了理想情况下LP01模和LPe1v1en模之间干涉光强的分布与光纤轴向长度变化之间的关系;在分析了石英晶体的压电特性基础上,提出了一种采用石英晶体逆压电效应和椭圆芯保偏光纤模间干涉原理的电压互感器设计方案,给出了相应的数学模型;通过仿真研究,得到了该方案的线性测量范围及调节方法。该设计方案光路结构简单,抗干扰能力强,是光学电压互感器设计的一种新思路。     

电压/电流组合型电子式互感器的研究

介绍了电子式互感器的原理、技术和发展现状 ,给出了一种电压/电流组合型电子式互感器的设计。该互感器以罗柯夫斯基线圈作为电流传感元件 ,以电容分压器作为电压传感元件 ,以光纤作为信号传输通道 ,借助有源电子调制和信号处理技术实现电流、电压的测量。文中还给出了部分样机试验结果。     

基于压电陶瓷逆压电效应的电压信号变送原理

提出了一种采用压电陶瓷材料和反射式光纤位移传感器的新型电压信号变送原理,利用压电陶瓷材料的逆压电效应获得被测电压动态位移,再由反射式光纤位移传感器测量逆压电效应所产生的动态位移量,实现电压参量的测量.通过对其线性度、准确度和温度特性的测试,结果表明,基于新型变送原理的电压互感器在实验室环境下的测量准确度可以达到0.1级,温度特性稳定.     

椭圆芯双模光纤在电压传感器中的应用与研究

文章简要介绍了双模光纤中存在的传输模式,讨论了椭圆芯双模光纤模斑稳定性。建立在光纤中传输模场的基础上,研究了两模间干涉特性和传感特性，指出了远场两瓣光斑的动态变化规律.针对不同的扰动,重点讨论了轴向应变、径向应变和温度变化对模间相位差的影响，分析了基于逆压电效应的双模光纤电压传感器结构和原理,以及信号的获取。     

一种用于电力变压器局部放电在线监测的光纤传感器

描述了一种光纤声波传感器系统，这种传感器用于大型电力变压器中局部放电产生声波信号的在线监测。传感器采用融硅的共振腔和在融硅的玻璃管中形成囊状的单膜光纤来形成F—B干涉仪。干涉仪采用低相干性的光采进行干涉。实验结果表明研制的这种光纤声波传感器测量变压器油中传播的声波信号具有比较高的灵敏度和较宽的带宽。     

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激F1yback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成，能够将一种不稳定畸变的交流电变换成问频率稳定的正弦交流电压；该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例，分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线、关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念的正确性与先进性。     

Novel Piezoelectric-Based Power Supply for Driving Piezoelectric Actuators Designed for Active Vibration Damping Applications

This paper describes a novel step-up DC-AC piezoelectric-based power supply for driving piezoelectric actuators. Piezoelectric actuators have been demonstrated to be very attractive in applications requiring fast response and high actuation force, such as active damping applications. These actuators are commonly installed in self-powered systems (cars, helicopters, aircrafts, satellites, etc.) with limitation in the battery performance, dimensions and maximum weight. Nevertheless, the required driving electrical AC voltage for these actuators is typically in the range of 100 V to 1000 V, quite far from the 9 to 24 V of common batteries. Thus, the use of heavy, large and EMI-noisy electromagnetic transformers becomes necessary which is a drawback for the compact size required. This paper introduces an alternative system for driving piezoelectric actuators using a novel design of piezoelectric transformer, the Transoner®. The proposed solution allows a reduction in size, weight and magnetic noise generation compared to the classical electromagnetic-based systems. The work represents a completely novel approach to the possibilities of piezoelectric transformers for powering high voltage piezoelectric actuators. The solution offers significant advantages in environments requiring high integration, low weight, and low electromagnetic interferences operated with batteries. A circuit configuration capable of converting a 24 V DC input voltage up to 600 V _pp AC output voltage with frequency and magnitude control is implemented. Experimental results are presented for a standard multilayer piezoelectric actuator driven at 100 V _pp within the range of 10 Hz to 500 Hz.     

变压器特高频、超声波侵入式PD联合检测技术

最新颁布的IEC TS 62478-2016《高电压技术-电磁和声学法测量局部放电》国际标准,指出了现有的外置式超声波法测量PD主要存在:设备外壳对声波的衰减和不同介质声阻抗引起的传输多路径问题。笔者基于变压器放油阀结构,将特高频(UHF)天线和压电陶瓷声发射(AE)传感器进行一体化设计,再考虑电磁波和超声波信号耦合、防变压器油渗漏两个主要问题的基础上,加工研制了能够同时耦合UHF、AE信号的侵入式PD复合传感器。110 kV变压器内置尖端放电下与外置式压电陶瓷AE传感器的对比试验表明:所设计的UHF、AE侵入式PD复合传感器能够有效探测到油中微弱放电产生的具有特定时间差Δt的电磁波和超声波信号,这为变压器PD检测提供了一种全新的"声-电"即UHF、AE联合检测技术。     

基于WEB的大型电力变压器绕组温度远程监控系统研究

采用了先进的光纤测温方法对大型电力变压器绕组温度进行测量,设计了一种基于CAN总线的网络化大型电力变压器绕组温度光纤传感器,建立了基于CAN总线的大型电力变压器绕组温度的在线监控系统,给出了基于 WebSnap的中间层软件设计方案,实现了基于B/S模式远程监控功能。其系统运行证明,该网络传感器解决了现场高电压和强干扰问题,实现了大型电力变压器绕组温度的在线监控和远程监控,有着良好的应用前景。