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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

全光纤型电子式电压互感器设计与应用

为解决传统电磁式电压互感器在高电压等级设计的技术瓶颈,提出一种基于全光纤技术的电子式电压互感器。对该装置从一次侧和二次侧分别进行结构设计。将一次侧从屏蔽装置、传感模块、保偏光纤3部分进行功能介绍;将二次侧分解为光路系统和电路系统,光路系统由光源、光电探测器、环形器、Y波导调制器和保偏耦合器组成,电路系统由光电探测器、模/数转换器、数字信号处理器、可编程门阵列、数/模转换器、驱动电路组成,并分别给出原理结构图。对软件系统采用代码编写器平台编辑,从干涉光检测、模/数转换、数字信号处理、输出二次电压值、数/模转换、调制器驱动、干涉光转换等方面对电路系统给出软件流程图。通过与传统220 kV电磁式电压互感器进行误差比对试验和测量重复性试验,证明该互感器性能可靠。     

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。     

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。     

一种新型光纤电压互感器的设计

介绍了一种新型110 kV光纤电压互感器的基本原理和初步设计方案.该电压互感器基于石英晶体的逆压电效应,电压通过金属电极加在石英晶体的两端,电场方向和石英晶体纵向传感轴平行.利用2段椭圆芯双模光纤,第1段作为传感光纤缠绕在石英晶体上以感知交变电场导致的压电形变,第2段作为接收光纤跟踪Lp 01模式和LPeven 11模式之间相位差的变化.该方法源于白光干涉技术,包括2个级联的干涉仪,分别为传感干涉仪和接收干涉仪.采用780 nm,5 mW低相干多模激光二极管作为光源.讨论了互感器的参数设计,包括机械设计、双模光纤参数的研究以及传感光纤匝数的估算.最后介绍了互感器的工作条件和性能指标要求.     

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。     

光学电压互感器中采用高斯算法的误差分析

光学电压互感器具有动态范围大、带宽宽、体积小、重量轻、成本低等优点,是传统互感器的最佳替代产品。针对应用于分布式光学电压互感器的高斯算法相对误差进行研究。虽然权函数的引入使得高斯积分算法具有较高的计算精度,但是权函数并不能完全反映干扰电场的作用,当存在外界干扰时,应用高斯算法计算电压存在一定的相对误差。为此,通过ANSOFT电磁场仿真软件对互感器干扰电场进行相应的仿真,分析了干扰接地平板和相间2种干扰所带来的相对误差,结果表明:对于接地平板干扰模型,干扰电场引起的高斯算法相对误差随平板距离的增大而减小;对于相间干扰模型,AC两相同时接电时对B相电压计算相对误差最大;具有较大相对介电常数的屏蔽材料可以极大改善轴向电场分布,屏蔽管相对介电常数为100时,在1 000mm距离的接地平板干扰以及相间干扰作用下,2点高斯积分方法的相对误差<1.5%。最后分析了屏蔽管尺寸对轴向电场的作用,发现屏蔽管环径较大可以改善电场分布,而屏蔽管内径则对轴向电场分布没有太大影响。     

EPS用立式扭矩传感器的电磁分析

扭矩传感器是汽车电动助力转向系统（EPS）中的核心部件,根据电磁感应原理设计了一种新型立体磁电式扭矩传感器,首先介绍了传感器的圆柱式结构及工作原理,然后采用Ansoft Maxwell对传感器的电磁感应系统进行建模,通过静态分析,得到在使用电流为100 mA时系统磁场分布状态及静态输出电压,并利用瞬态模块模拟传感器工作过程,得到其动态输出信号为幅值随系统相对位置做呈正弦变化的高频感生电压,最后根据输出信号的特点设计了相应加法检波处理的原理电路。     

光学电压互感器的基本原理与研究现状

某些晶体在电场作用下,折射率发生变化,当光通过时会发生双折射现象,现在研究的光学电压互感器多是基于此种现象的。与传统电压互感器相比,光学电压互感器无铁磁谐振和铁芯饱和,无燃烧和爆炸危险,实现了数字输出,有绝缘强度高、抗干扰能力强等突出优点。概述了国内外光学电压互感器的类型和结构,分析了它们的优缺点。并针对目前光学互感器存在的温度稳定性和长期运行的可靠性等关键问题,介绍了一些具体的解决办法。     

新型组合式验电器的设计与实现

为设计一款具有接触式与非接触式验电功能的10 kV高精确度验电器,提出一种新型高压验电方法。利用空间杂散电容分压原理和平板电容型电场传感器的电荷感应原理研制出一种10 kV新型组合式验电器。分析了工频电场分布,研究了空间杂散电容的分压原理并推导电场传感器的感应电压计算公式。利用Ansoft Maxwell对多种验电环境下的电磁场进行仿真并进行抗干扰能力分析,同时设计硬件电路和软件程序。在搭建的高压试验平台下进行接触式验电试验和非接触式验电试验。试验结果表明,在高电压输电环境下,非接触式验电的感应电压变化符合电场强度的变化规律,接触式验电和非接触式验电具有较高的验电准确度。     

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。     

基于Pockels效应的大气电场测量研究

为解决常用场磨式大气电场仪体积大、机械磨损严重、易受电磁干扰、测量带宽窄等问题,在研究分析Pockels效应原理的基础上,提出应用Pockels效应来测量大气电场的方法。对晶体、光源的选择及传感器设计中出现的问题进行了分析,设计了一种基于Pockels效应原理的脉冲电场传感器,该传感系统包括稳定高效的光源、Pockels晶体探头、数据采集及处理电路。通过模拟仿真,说明了这种测量方法是可行的,为进一步研制大气电场测量传感器,提高其性能提供了理论依据。     

电阻式电压传感器结构设计及误差特性研究

从路的角度分析了电阻式电压传感器的误差特性 ,从场的角度比较了几种结构方案的幅值误差、相角误差及最大场强 ,优化出最佳方案 ,并分析了该方案幅值误差的频率特性     

UHV串联式TV高压隔离部分的有限元分析及优化

用于超高压和特高压的电压互感器可采用多台电压互感器在一次侧和二次侧串联实现,一次绕组的串联结构与传统的串级结构相似,二次侧的串联结构需要使用高压隔离电压互感器,目前这种互感器还没有设计的经验。为此以1 000 kV串联式标准电压互感器为例,用有限元分析软件ANSYS对高压隔离互感器的三维电场分布进行了数值模拟计算和性能优化。结果表明,基于有限元法的数值模拟是分析和设计串联式电压互感器的有效手段,经优化设计后的高压隔离互感器能够同时满足绝缘和精度方面的要求,优化结果为更高电压等级的串联式电压互感器的设计和制造提供了可靠的、科学的数据。     

ANSYS软件在电压互感器设计中应用

运用有限元分析软件ANSYS建立了35 kV电磁式电压互感器的有限元分析模型,并对模型内部的电磁场分布情况进行了分析、计算.应用ANSYS有限元分析中的优化设计技术,对电压互感器的电磁结构(二次绕组匝数及一、二次绕组导线的截面积)进行优化,通过比较优化前后的结果,可以看出优化后电压互感器内部磁场分布更为合理,线圈中磁场的增强有助于进一步减小铁心的体积.