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。     

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。     

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。     

基于光学电压互感器稳定性的分析与研究

在69KV～765KV的供电系统中,光学电压互感器可提供模拟量或数字量输出,适应电力系统微机化、网络化、保护和测量智能化的要求,且体积小、重量轻、无爆炸危险,是一种理想的、新型电压互感器。但受BGO晶体双折射、传感器结构以及环境温度等的影响,使光学电压互感器的稳定性下降,因此要采取有效措施,提高其工作稳定性,保证电力系统的正常运行。     

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。     

220kV自愈式光学电压互感器研制

鉴于互感器测量精度存在温漂的问题,研制了基于BGO晶体Pockels电光效应和电容分压器的自愈式光学电压互感器。该互感器采用基准源自动校准的设计方案,解决了光学电压互感器测量精度随温度漂移的问题。根据电容分压器和Pockels电光效应传感器的数学模型,阐明了传感参数实时校正原理,给出了互感器的结构设计,并根据IEC 60044-7电子式电压互感器标准对研制的光学电压互感器进行了相关试验。试验结果表明,当施加80%、100%和120%额定电压时,比差≤0.2%,角差≤±2′;当施加2%和5%额定电压时,比差≤0.3%,角差≤10′;当施加150%额定电压时,比差≤0.2%,角差≤1′。研制的互感器满足0.2级测量用要求并高于3P级保护用要求。循环温度试验中,在整个温度范围内,电压互感器比差≤0.2%,角差≤3′。机械性能测试也获得通过。     

新型GIS用电子式光电组合互感器中电压传感器的性能分析

先介绍一种在新型GIS中应用的电子式光电组合互感器的基本原理,然后对电压传感器部分进行重点分析,在分别考虑了电场边缘效应、温度等多种误差因素对电压传感器性能的影响后,进一步对这些误差因素的影响进行合成,分析结果对改善电压传感器的性能提供了理论依据。     

基于一次电光效应的非接触式过电压监测传感器

高压电网中过电压的测量对于研究过电压的行为特征和绝缘配合设计具有重要的意义。为了实现高压电网的安全准确测量,采用具有良好一次电光效应特性的铌酸锂晶体设计了无源集成的光电电压传感单元以及使用该单元的非接触式过电压监测传感器。传感器的分压单元由单元自身电容和定值电容并联构成的低压臂电容与高压导线和感应金属板的耦合电容串联构成。光电电压传感单元全光纤连接,只需感应从分压单元引出的较低幅值电压信号,且无需在传感器安装点提供电源。对设计的传感器的各项测试表明:该传感器不仅具有良好的线性工作区,同时在雷电和操作冲击电压下其高频响应精度较高(幅值反算误差3%,响应时间误差0.1μs),适用于各电压等级的过电压非接触无源监测。     

光电电压互感器的误差及误差抑制方法研究

研究了基于电光效应原理的光电电压互感器的测量误差,分析了这些误差产生的各种原因,提出了抑制误差的各种方法。认为温度的变化会引起光功率和光波长的变化,同时引起光耦合效率的变化;电光晶体存在的自然双折射降低了光电互感器的温度稳定性;光纤的扰动会引起光功率的波动;电子元器件的噪声、温度特性以及电磁干扰增加了互感器的测量误差。通过提高LED的驱动电流、对传感器采取温控措施、选用低噪声高稳定性器件以及加强电磁干扰与防护设计可抑制测量误差。这些方法在实际中得到了应用,证明了方法的有效性。     

光学组合互感器的研究

基于电光晶体的Pockels效应和磁光玻璃的Faraday效应,研制出一种新型的可同时测量高压输电线电流及电压的组合互感器。这种互感器绝缘结构简单,电压测量与电流测量间无相互干扰。实验表明,此互感器的非线性误差小于03%,在24～33℃温度范围电压传感器24h内的波动在±03%以内。文中结合实验分析了温度对电压传感器的影响。     

Oscillatory waveform caused by piezoelectric vibration of pockels crystal and its effective suppression

In measurements of impulse voltages by Pockels sensors, oscillatory components have been observed in the tail parts of the optical signals. In this paper, oscillatory components of Bi₄Ge₃O₁₂ (BGO) Pockels crystals of various shapes are investigated. The tested BGO crystals are rectangular solids, a cylindrical solid, and a tapered quadratic solid. The oscillatory components are derived from the light outputs and the frequency analysis is performed. The oscillation frequency of the rectangular crystals is lower than the theoretical value and that of a cylinder is the same as that of circumscribed rectangular solid. In the case of the tapered BGO crystal, it is possible to reduce the oscillatory components by distributing piezoelectric vibration over a broad frequency bandwidth. © 2010 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

改善纵向调制光学电压互感器内电场分布的新方法

基于纵向调制Pockels效应的光学电压互感器(OVT),其电光晶体内电场分布的均匀性对测量结果影响很大。通过对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构进行电场仿真分析可知,由于晶体内电场分布不均匀,当晶体薄片或光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的积分电压误差一般为0.2%左右,接近或超出了0.2%的准确级要求。为改善其内电场分布,文中针对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构,提出了石英介质分层法,通过ANSYS Maxwell有限元分析软件和实验验证了方法的有效性。在保证有效提高半波电压和测量灵敏度的前提下,可以使积分电压误差降低到0.05%以下,保证了0.2%的准确级要求。     

基于SOC方案的电能表日计时误差控制研究

集成多个元件的SOC方案具有成本优势,成为电能表厂家关注的一个重点,此方案采用晶振外置,日计时误差容易受到干扰。通过对日计时误差影响因素的分析可知,主要是受环境温度、补偿温度及晶振老化程度等的影响,从器件选择、布板设计、焊接工艺等方面提出了控制要求,实践证明SOC方案的日计时误差可以达到与独立时钟芯片方案同样的精度及可靠性要求。     

低压配电网智能无功补偿系统软硬件设计

根据晶闸管投切并联电容器（TSC）的无功补偿原理,介绍了以16位工业级单片机80C196KC为核心的智能无功优化控制器。该控制器硬件由单片80C196KC、存储器与I／O接口、电量测量、温度检测、执行机构、键盘／液晶显示器、通信等模块组成。控制器软件采用模块化结构设计．使用KC196汇编语言编程,包括显示、模数转换、看门狗、键盘扫描、参数计算、投切电容、通信等模块。该智能无功优化控制器采用电压一无功综合补偿自适应控制方式．在满足电压合格的前提下使功率因数最优为目标函数,根据低压配电网的电压和无功功率变化,具备自动调整相关控制系统参数以实现控制目标的能力。实现电客先投先切的功能。并且可避免投切振荡和过补偿。该控制器装置挂网运行后．效果良好。     

压阻式压力传感器温度补偿技术的研究及应用

压阻式压力传感器易受温度影响产生零点漂移和灵敏度漂移,为了降低环境温度对传感器输出的影响,首先分析了传感器产生温度漂移误差的原因,针对传感器存在的温度漂移误差和输出信号的非线性介绍了一种硬件温度补偿方法和基于MAX1452的软件温度补偿方法,着重阐述了MAX1452的补偿原理以及对传感器的补偿过程.最后通过温度试验和温度循环试验比较分析了以上两种温度补偿方法,试验结果表明软件补偿方法具有更加优良的补偿效果,在-40～60℃温度范围内的精度小于0.5％.     

分布电感对石英晶体测试精度的影响及补偿

IEC推荐的石英晶体电参数的(网络零相位测试方法依赖于对测试环境的严格限制来保证其测试精度。在实际应用中,生产现场的测试环境将引入杂散电抗并严重影响其测试精度.为提高测量精度,根据石英晶体的电参模型和理想网络与实际网络模型的差异,理论和实验分析了分布电感对石英晶体谐振频率测试精度的影响,采用电容补偿的方法可以显著减小这一影响。实验结果表明,经过补偿后的石英晶体串联谐振频率的测量精度可达到±2×10~(-6)。     

大功率LED的温度补偿技术及其应用

采用温度补偿技术,是提高LED照明灯工作寿命的有效措施。阐述大功率LED的温度补偿方案及温度补偿的基本原理,分别介绍了LED驱动器、HB-LED驱动控制器的温度补偿电路设计。     

一种改善光学电压互感器电光晶体内电场分布的方法

基于线性电光效应的光学电压互感器(OVT)多采用横向调制方式,其晶体内电场分布的均匀性直接影响测量的准确度和稳定性。仿真结果表明,由于晶体内电场分布不均匀,当入射光的角度和位置发生微小偏移时,积分电压误差不容忽视。为了解决这一问题,提出了一种在电光晶体上附加介质的方法,采用Ansoft Maxwell有限元软件对附加介质的BGO晶体内电场进行了仿真计算,结果表明该方法可以有效地改善电场分布,且随附加介质厚度的增加,电场分布的均匀性不断提高并趋于稳定。电光晶体附加介质后,入射光束发生0.5°小角度偏移时引起的误差由0.11%下降到0.04%,位置偏移0.1mm时引起的误差由0.3%下降到0.08%。文中通过实验验证了方法的有效性,明显地改善了晶体内电场的均匀性。