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。     

光学电压互感器的研究及应用现状分析

电压互感器在电压准确测量中起到至关重要的作用。为了更好的促进光学电压互感器的发展和应用,首先给出了光学电压互感器的研究背景与现状,然后重点介绍了基于Pockels光电效应、Kerr光电效应的光学电压互感器的互感机理和测量方法,并对光学电压互感器的结构特点进行了分析。最后,总结了目前光学电压互感器在应用方面存在的问题。在此基础上,针对目前光学电压互感器常见的问题提出了一定的解决措施,包括提高加工工艺、应用新材料、采用补偿算法等,并对光学电压互感器下一次的研究方向进行了展望。     

数字式光电电流/电压互感器

概述了数字式光电电流/电压互感器的优点，把数字式光电互感器分为两大类：有源电子式光电电力互感器、无源全光型光电电力互感器，并分别介绍了有源电子式光电电力互感器、无源的Faraday磁光效应光学电流互感器、Pockels电光效应电压互感器、Kerr电光效应光学电压互感器及逆压电效应光学电压互感器的测量原理，最后介绍了当前国内外的数字式光电电流/电压互感器。     

电力系统适用光学电压互感器的研究新进展

用于测量电力系统电压的光学电压互感器 (OVT)具有许多传统的电磁感应式电压互感器无法比拟的优点 ,因而具有广阔的应用前景。文中介绍了 OVT的基本原理和研究现状 ,分析比较了各种 OVT的优缺点 ,总结出几种有前景的研究方向 ,如基于 Pockels电光效应的 OVT、全光纤OVT、组合式光学电力互感器等。     

电力系统适用光学电互感器的研究新进展

用于测量电力系统电压的光学电压互感器（OVT）具有许多传统的电磁感应式电压互感器无法比拟的优点,因而具有广阔的应用前景。文中介绍了OVT的基本原理和研究现状,分析比较了各种OVT的优缺点,总结出几种有前景的研究方向,如基于Pockels电光效应的OVT、全光纤OVT、组合式光学电力互感器等。     

新型光学电压互感器及其信号处理的原理与算法

介绍了一种新型全电压,单晶体,纵向电光调制的光学电压互感器的内部光学结构,该互感器具有重量轻,抗电磁干扰能力强,安全等优点,通过对光学电压互感器内部原理的分析,利用磷酸二氢钾（KDP）晶体的线性电光效应,提出基于数字信号处理器（DSP）技术的实时信号处理方法,具有实时性强,精度高,数字化程度等特点,经过数字仿真和现场调度,最终应用于实际的光学电压互感器的样机中,达到了预测的性能要求。     

光电互感器二次侧计量输出接口的实现

研制了一种采用 C32 CS型浮点数字信号处理板及数字信号处理编程算法的光电互感器二次侧计量输出接口。该接口设计简单 ,易于实现 ,适应于基于 Pockels电光效应的光学电压互感器、基于 Faraday磁光效应的光学电流互感器及基于其它原理的光学电压、电流互感器。实验结果表明其测量精度满足 IEC6 0 0 44 - 7电子式电压互感器标准 (试用版 )及 IEC6 0 0 44 - 8电子式电流互感器标准 (试用版 )的要求。     

基于OVT的EHV输电线路暂态电压保护的研究

主要介绍基于光学电压互感器（OVT）的EHV输电线路暂态电压保护的研究方法。介绍了光学电压互感器OVT的结构和原理,分析了EHV输电线路故障高频暂态分量产生的原因,并根据OVT能够正确传变高频暂态分量的特点,分析了基于故障电压分量的单端暂态电压保护的原理,最后分析了光学电压互感器与继电保护的接口问题。     

温度对典型光学电压互感器误差特性影响的研究

光学电压互感器容易受到温度影响,其误差特性是实际工程应用关注的焦点。文中首先介绍了几种典型原理的光学电压互感器,建立了光学电压互感器试验平台及试验方案,并针对已经实用化的2种原理的光学电压互感器开展了温度影响试验,提出了电容分压原理的光学电压互感器温度性能较好的观点。     

光学互感器研究现状

光学互感器是一种具有良好发展前景的电压、电流测量解决方案,首先介绍了国内外光学互感器的研究现状,在此基础上分析了光学互感器的优缺点.为光学互感器的研究指明了方向.     

光学电压互感器偏光干涉测量模式:(一)常见偏光干涉测量模式局限性分析

现有的光学电压互感器(OVT)大多基于电光晶体的Pockels效应,即电光晶体在外加电场的作用下其折射率发生变化,使得沿某一方向射入晶体的线偏振光产生电光相位延迟,延迟量与外加电场成正比。由于无法实现对晶体电光相位延迟的直接测量,通常采用偏光干涉测量模式,将相位延迟转变为光强调制,通过对光强的检测实现电压测量。这种测量模式反映了光功率的大小,但仅能近似线性地测量有限的电光相位延迟,其稳定性与可靠性受到温漂、晶体附加相位延迟、半波电压等问题的限制,无法满足电力系统的实用要求。文中分析了偏光干涉测量模式的局限性,并对双光路补偿法进行了讨论。     

Development of an optical instrument transformer for DC voltagemeasurement

This paper deals with the principles, design, assembly, testing results and practical application of a new type of optical voltage instrument transformer based on the Pockels effect, developed for the measurement of DC voltage, with a view to the protection and control of DC power transmission systems including frequency changer power equipment. In order to develop more accurate devices, the authors conceived a new scheme capable of overcoming the particular problems of DC voltage measurement which cause measurement errors. In this scheme, the DC voltage to be measured is chopped and applied to the Pockels crystal. An optical DC voltage instrument transformer was developed and tested using this scheme. The results of the factory tests showed that the characteristics of the new device conform with the required specifications of DC voltage instrument transformers for the protection and control of frequency changer power equipment. The results of field tests conducted for 1 year at an operating frequency conversion substation confirmed that the device is of adequate reliability     

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。     

Design, construction, and test of a passive optical prototype highvoltage instrument transformer

This paper describes an optical voltage transformer (OVT) for a 132-130 kV system based on the Pockels effect in a Bi₄Ge₃O₁₂ crystal. Different from the majority of OVTs reported, this construction does not use any capacitive voltage division. To accomplish this, it was necessary to redesign the optical modulator. A prototype of the OVT has been constructed and tested     

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。     

光学电量多功能传感系统及信号检测方法

提出了一种采用法拉第磁光元件和普克尔斯电光元件相组合的光电量多功能传感系统, 论述了该系统的结构和传感原理。根据传感信号的特点, 给出一种采用基于普克尔斯效应的偏振态控制器的信号检测方法, 详细分析了该检测方法的基本原理, 并进行了试验研究, 试验结果表明, 这种传感系统及传感信号的检测方法是可行的     

Optical Voltage and Current Measuring System for Electric Power Systems

Recently, optical voltage and current measuring methods based on a principle different from that of the existing apparatus have been developed. As the most promising method among them, a voltage measuring method which uses an electrooptic effect called the Pockels effect and a current measuring method which uses a magnetooptic effect called the Faraday effect have been proposed. The authors have developed an optical voltage measuring system based on the electrooptic effect in bismuth germanium oxide Bi4Ge3O12 and a current measuring system based on the magnetooptic effect of borosilicate crown glass for the purpose of utilization in electric power systems. As a result of the development, high accurate voltage and current measuring systems such as non linearity error less than ±0.4% and temperature stability less than ±1.0% were obtained. Furthermore, short-circuit current was measured with the current measuring system, and an accuracy within 0 to -4% in the range of 30 kApeak to 150 kApeak was obtained. When the measuring systems were mounted on the model of 70 kV class gas insulated switchgears, it was verified that the measuring systems had satisfactory linearity and temperature stability.     

光学电流互感器的研究方向与现状

简述了光学电流互感器采用的Faraday磁光效应原理,介绍了影响光学电流互感器发展的主要难题,并指出光学电流互感器未来的两个研究方向,即寻找理想的磁光材料和简化光路结构,以及在这两方面的进展情况。     

The potential use of optical sensors for the measurement ofelectric field distribution

An optical sensor using the Pockels effect can be a useful measurement tool in electrical applications where mapping distributed E-fields is required. Results from electric field tests with a 2 m sphere, and the voltage distribution of a 1100 kV cascaded test transformer are presented to demonstrate its utilisation. These results show that the optical sensor, due to its inherent dielectric link to the data acquisition electronics, can be utilized as a research tool in the measurement of the voltage distribution on high-voltage insulation systems