基于电容式电压互感器的暂态过电压光学监测方法研究

电网暂态过电压威胁着电力设备的安全运行,监测暂态过电压对保证电网安全、可靠运行具有重要意义。提出一种基于电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)的暂态过电压光学监测方法,通过在常规CVT的电容分压器低压端串入暂态监测电容,利用光学电压传感器(Optical Voltage Sensor,OVS)实现暂态过电压的监测。建立具备暂态电压监测功能的CVT的高频暂态电路模型,分析论证了利用电容C3监测暂态电压的可行性。研制OVS样机,设计基于CVT的暂态过电压光学监测系统,并进行了暂态过电压试验,试验结果表明监测系统能满足对暂态过电压监测的需求,进一步论证了所提方案的有效性。

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。

光学电压互感器的设计和试验

开发了基于Bi4Ge3O12晶体的Pockels电光效应的光学电压互感器(OVT),阐述了OVT的结构设计、传感头的工作原理及其结构.对传感头进行了温度稳定性和时间稳定性试验,当温度在0~45℃范围内,传感器的相对误差为(0.4%~0.4%;在户外运行20 多天的传感器的相对误差为(0.3%~0.3%.并依据相关标准对开发的220kV OVT样机进行了准确度、绝缘性能以及电磁兼容等一系列型式试验,试验结果表明,开发的OVT样机达到了预期的设计要求.

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。

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测量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实用化中存在的主要问题及今后的发展趋势。

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。

光学电压互感器精密电容分压器的研制

为了解决光学电压互感器中晶体材料的耐压问题,提出了采用分布式精密电容分压器的解决方案,并结合互感器使用环境建立了电力系统中高压电容分压器的数学模型,然后利用该模型与分压器误差特性的联系,重点分析了温度变化、杂散电容、相间干扰等误差因素对电容分压器的影响,并对这些误差因素的影响进行了合成。基于以上理论和误差分析方法应用有限元软件对220 kV电容分压器进行了仿真计算,分析结果表明,合理选择电容分压器的主电容值可以使电容分压器的精度在0.1%以内,这为精密电容分压器的设计提供了理论依据。

新型GIS中电子式光学电流/电压互感器的设计

介绍一种新型的GIS—插接式智能组合电器，分析其中应用的电子式光学电流／电压互感器设计原理，并进行相应的误差分析，进而给出光学互感器的测试系统框图，从而为插接式智能组合电器中传感头部分的硬件实现奠定了良好基础。

反射式光学电压互感器光路建模及偏振误差分析

光路系统的偏振误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器的准确度.借助琼斯矩阵,建立了分立光学器件及光纤熔接点的传输模型,推导出完整的电压互感器光路系统的数学模型.以此模型为基础,对电压互感器中的偏振误差进行了仿真分析.结果表明:光源偏振度、起偏器消光比及起偏器与相位调制器的对轴角度主要影响系统的检测灵敏度;法拉第准直旋光器的旋光角度、法拉第准直旋光器与BGO晶体的对轴角度误差是主要的偏振误差源,影响系统的测量准确度及稳定性;根据电子式电压互感器IEC60044-7 0.2S级标准,法拉第旋光角度误差应该小于1.6°,旋光器与BGO晶体对轴角度误差小于1.85°.该研究对准互易反射式光学电压互感器光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义.

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,且不依赖于传感晶体的半波电压。基于数字闭环信号处理方法的互感器在0～3000 V直流电压和0～4000 V工频交流电压测试结果表明:互感器数字输出具有良好的线性关系;直流电压高于800 V时,互感器测量精度优于±0.89%,工频交流电压大于25 V和大于690 V时,互感器测量精度分别优于±0.44%和±0.2%。实验结果验证了该数字闭环信号处理方法的可行性。

基于纵向Pockels效应的光学电压互感器

对纵向和横向Pockels效应进行了比较,介绍了采用纵向Pockels效应制作光学电压互感器的关键技术,并对双光路输出的纵向Pockels器件进行了实验,实验结果表明该纵向Pockels器件在200～600V范围内的测量准确度优于0.2%。与精密分压器配合使用,可用做高压下的电压互感器。

提高光学电压互感器测量精度方法的探讨

提高光学电压互感器测量精度的方法,包括选择合适的电光晶体,利用退火法消除自然双折射的影响,利用双晶体或旋转反射法进行温度补偿以及双光路温度补偿等。由于有许多的因素影响测量结果,必须多种方法综合运用,才能达到较高的测量精度。

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。

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。

光学电压互感器设计中若干问题的探讨

对光学电压互感器的研究现状进行了评述分析 ,指出了其存在的问题 ,并针对实际设计中应注意的事项 。

光学电压互感器的电磁兼容设计

重点介绍了光学电压互感器的电磁兼容问题及其抗干扰技术 ,并给出了

光学电压互感器偏光干涉测量模式 (二)基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器

光学电压互感器采用偏光干涉测量模式,通过对光强的检测实现电压测量,存在测量范围小及受温漂、晶体附加双折射影响大等问题。为此,文中提出了一种基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器,将晶体电光相位变化转换为光斑图像的旋转角,通过测量光斑旋转角获得相位延迟。新型互感器测量模式与光强无关,可测量相位延迟为0~180°,电压测量范围不受晶体半波电压限制。文中在理论上分析推导了会聚偏光干涉图旋转角与晶体电光相位延迟角的线性关系,给出了光斑图像旋转角的读取方法,并通过实验验证了新型互感器能够测量的相位延迟角达到320°,线性度良好。

光学电压互感器晶体双折射误差的分析与抑制

锗酸铋(BGO)晶体的双折射误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器(OVS)的精度。根据各光学元器件的参数,建立了各器件的琼斯矩阵以及光路系统的数学模型。在此模型基础上,仿真计算了晶体双折射误差对系统性能的影响;提出了晶体应力双折射对系统输出偏置的影响可以通过滤波算法进行抑制的方法,并设计了一个高通滤波器对数字输出进行抑制。实验结果表明,加入高通滤波器不改变光学电压互感器静态特性,抑制了晶体双折射引起的输出漂移,提高了互感器的测量精度。

基于同轴电容分压的光学电压互感器性能分析

电容分压型光学电压互感器易受到杂散电容的影响,另外,锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)晶体在外界温度改变时,容易产生温度漂移,从而导致测量精度下降的问题。针对上述问题,首先提出了一种基于同轴电容结构的温度自愈式光学电压互感器,该互感器利用同轴电容结构替代传统的电容分压型结构,在光学信号传输的过程中,增加了一条参考光路,利用参考光路的自动校准原理,实现测量装置的温度自愈,使光学电压互感器的整体测量准确度得到提高。其次,对同轴电容所存在的几个关键问题进行了理论分析、建模与仿真,并针对这些问题,提出了有效的解决方案。仿真和实验结果证明:基于同轴电容结构的温度自愈式光学电压互感器满足IEC60044-7规定的0.2级精度要求。

用DSP提高光学电压互感器的性能

主要介绍光学电压互感器的二次部分,着重讲述了数字信号处理部分的功能,用DSP实现除法运算及FIR滤波,从而给光学电压互感器带来了优良性能。最后给出实验光学电压互感器的线性度实测数据。