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电力系统适用光学电压互感器的研究新进展

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 称为OVT)是一种新型电压测量设备OVT利用光纤完成信号的传输,利用晶体特定的物理效应敏感电压,既可以测量交流电压也可以测量直流电压和瞬态电压(脉冲电压冲击电压),它还具有非常宽的频带,同光纤传输网联网可以实现遥测和遥控,易满足小型化、智能化、多功能的要求,是传统的电压测量设备所无法比拟的本文介绍0VT的基本原理和研究现状1光学电压互感器的基本原理目前所研究的光学电压互感器大多是基于Pockels线性电光效应Pockels线性电光效应的基本原理是:电光晶体(例如BGO晶体),在没有外加电场作用时是各向同性的;而在在外加电压作用下,晶体变为各向异性的双轴晶体,从而导致其折射率和通过晶体的光偏振态发生变化,产生双折射,一束光变成两束线偏振光,若外加电场沿折射率椭球的〈001〉方向,而入射光的方向是〈11,则出射的两束线偏振光的相位差为:电光系数;U是待测电压;w=ivf,为能使两束光产生K相位差所需施加的电压,称为半波电压由在90年代进入产品化研究,己经有一些产品在电力系统中试运行。1995年,阿尔斯通(ALSTHOM)公司在美国奥兰多的Bonneville安装了525kV的复合65.综述。邹建龙等电力系统适用光学电压互感器的研宄新进展相对于半波电压来说足够小,则待测电压与干涉光强之间可以满足线性关系,施加电压的方向与通光方向一致,通过在晶体的一端加上全反射棱镜而使光2次通过BGO晶体,因此产生2倍的相位差,使灵敏度提高了1倍;采用双光路和双晶体的方案具有温度自动补偿能力,可以提高互感器的稳定性;X/4波片的参数受温度影响大,可用2个90*转角棱镜代替,这种相位延迟器的参数对温度变化不敏感,因而受温度变化影响小,有利于提高互感器的稳定性;信号处理时采用DSP技术和插值还原法可以提高测量精度改进优化,向着满足电力系统高电压测量要求的方向发展但是基于Pockels电光效应的OVT有许多自身无法克服的缺点:这种OVT需要自聚焦透镜、起(检)偏器波片或转角棱镜电光晶体等光学部件组合粘接而成,光学器件的加工和粘接工艺比较复杂,光学系统的封装很困难,不利于大规模生产,同时由于光学部件材料在安装、运输等过程中易损坏,给现场安装运行和调试带来了困难。 广告3.2全光纤OVT全光纤0VT信号的传输和检测都用光纤,不需要自聚焦透镜、起(检)偏器、波片、电光晶体等光学元件,因而加工工艺大大简化,两种模式的相位差是电场的积分,因而不会对附近的相位差产生影响,例如如果要测量三相电压,就可以把3个0VT放到同一个套管内而彼此之间不会产生影响同时由于石英晶体具有良好的性能(高绝缘强度低介电常数压电常数和介电常数受温度的影响很小),使系统的抗干扰能力大大强这种传感器的结构更简单,体积更小,重量更轻,能集成在GIS等高压设备中,便于智能化由于全光纤OVT具有以上诸多优点,所以具有很好的发展前景。 3.3组合式光学电力互感器集成光学OVT具有灵敏度高、频率响应好可靠性高易于大规模生产以及不需要透镜等很多优点,因而有非常好的应用前景。但是就目前的集成光学水平而言,测量电压尚无法达到几百kV的水平,因而限制了在电力系统的应用。尽管如此,将集成光学的一些技术应用于其他类型的OVT,也是一个很好的发展方向而且集成光学发展极为迅速,如果集成光路像集成电路一样普及,必将对OVT的研制和优化提高产生巨大的影响4结论目前对于OVT的研究主要是对Pockels效应OVT的改进,还提出了许多新类型的OVT在当前和以后的一段时间仍将以改善Pockels效应OVT的性能为主,加速实用化进程。但是鉴于Pockels效应的OVT使用的光学元件多、成本高、稳定性尚有待提高,因此大力研究新类型的OVT非常必要全光纤OVT有良好的发展前景,随着集成光学的大发展,集成光学OVT的性能也将不断得到提高。

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