一种光学电压互感器改进装置的制作方法

本发明属于电力系统中电子式电压互感器技术领域，尤其是一种光学电压互感器改进装置，具体是一种基于光纤传感技术的电子式电压互感器改进装置。

背景技术：

随着电力系统电压等级的提高，传统的电磁式电压互感器因其自身传感机制所限而呈现出例如绝缘结构复杂、存在磁饱和现象等难以克服的问题，在未来高电压等级电力系统中存在众多技术瓶颈。因此，本领域技术人员针对上述技术问题，积极开展技术改进与更新的科研工作。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种光学电压互感器改进装置，具体是一种基于光纤传感技术的电子式电压互感器改进装置。其目的是为了提供一种具有绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻以及安全性高的一种光学电压互感器改进装置。

为了实现上述发明目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种光学电压互感器改进装置,主要包括屏蔽装置、传感头、保偏光纤以及二次机箱；传感头置于屏蔽装置内，与保偏光纤相连接；保偏光纤的另一端与二次机箱内的光路部分相连接，光路部分通过光电探测器与二次机箱内的电路部分相连。

所述传感头悬空置于屏蔽装置内部空间中。

所述屏蔽装置内充有能够起到绝缘的作用sf6气体。

所述屏蔽装置采用金属外壳，尺寸为40cm×30cm×30cm，壁厚约1.5cm。

所述传感头由法拉第准直旋光器和电光晶体组成，电晶体尺寸为5mm×5mm×10mm。

所述保偏光纤采用xi-ri品牌1310nm波段fc/apc保偏光纤。

所述光路部分主要包括光源、环形器、y波导调制器、保偏耦合器和光电探测器；其中环行器接收外界光源，环行器的一端与光电探测器相连，环行器的另一端与y波导调制器相连接；y波导调制器的另一端连接接保偏耦合器，保偏耦合器通过保偏光纤与传感器相连接。

所述光源采用超辐射发光二极管(sld)，中心波长1310nm；环形器采用1310型号保偏光纤环形器；y波导调制器panwoo品牌mioc型调制器；保偏耦合器采用美国仙童moc8050m型光纤耦合器；光电探测器采用alphalas硅光电探测器。

所述电路部分主要包括光电探测器、模/数转换器、数字信号处理单元、数/模转换器及相应驱动电路；其中光电探测器一端连接光路部分的环形器，另一端输出至模/数转换器；模/数转换器输出至dsp输入，dsp输出接fpga输入，fpga输出分两路，一路接驱动电路b，另一路接数/模转换器，数/模转换器接驱动电路a；驱动电路a和驱动电路b均与光路部分的y波导调制器相连。

所述模/数转换器采用adc0809芯片，与数字信号处理单元相连；信号处理单元由数字信号处理器dsp和可编程门阵列fpga组成，所述dsp输入表示dsp的输入接口，dsp采用tms320型号。所述fpga输入表示fpga的输入接口，fpga采用epcs4si8n型号，dsp和fpga的输入口输出口分别并联，同时输入口连接模/数转换器，输出口连接数/模转换器；数/模转换器采用dac0832芯片，输出口连接驱动电路；驱动电路采用lm324驱动电路完成电路信号的输出。

本发明的有益效果是：

本发明由于将基于光纤传感技术的电子式电压互感器进行了改进设计，使得本发明具有绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻以及安全性高的显著特点，相对于现有技术相比，可以大大的提高工作效率，和工作的准确性能。有效解决了电压互感器高压侧和低压侧之间的绝缘技术瓶颈，同时还具有结构简单，成本低廉等优点，适于电力系统大力推广和应用，具有一定的社会效益和经济效益。

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。

附图说明

图1是本发明系统示意图；

图2是本发明中光路部分的结构示意图；

图3是本发明中电路部分的结构示意图。

图中：屏蔽装置1,传感头2,保偏光纤3,二次机箱4。

具体实施方式

本发明是一种光学电压互感器改进装置，主要包括屏蔽装置1、传感头2、保偏光纤3以及二次机箱4，其中二次机箱4包括光路部分和电路部分，具体结构如图1所示。由光学电压互感器一次侧产生的高压电势在屏蔽装置产生稳定的电场，传感头2悬空置于屏蔽装置1内部空间中，仅与保偏光纤3相连；保偏光纤3的另一端与光路部分相连接。光路部分通过光电探测器与电路部分相连；从光源发出的光经过光路部分分成两束正交的线偏振光，并通过保偏光纤3传至传感头2。传感头2在电场的作用下使两束线偏振光产生相位差。从传感头2返回的两束线偏振光通过保偏光纤3传回至光路部分进行干涉，再由电路部分探测干涉光强信号并进行信号处理后，形成数字信号输出。屏蔽装置1内充有sf6气体，起到绝缘的作用。

所述屏蔽装置1采用金属外壳，尺寸为40cm×30cm×30cm，壁厚约1.5cm。

所述传感头2由法拉第准直旋光器和电光晶体组成，电晶体尺寸为5mm×5mm×10mm。

所述保偏光纤3采用xi-ri品牌1310nm波段fc/apc保偏光纤。

如图2所示，图2是本发明中光路部分的结构示意图。所述光路部分主要包括光源、环形器、y波导调制器、保偏耦合器和光电探测器。环行器接收外界光源，环行器的一端与光电探测器相连，环行器的另一端与y波导调制器相连接；y波导调制器的另一端连接接保偏耦合器，保偏耦合器通过保偏光纤与传感器相连接。

所述光源采用超辐射发光二极管(sld)，中心波长1310nm；环形器采用1310型号保偏光纤环形器；y波导调制器panwoo品牌mioc型调制器；保偏耦合器采用美国仙童moc8050m型光纤耦合器；光电探测器采用alphalas硅光电探测器。

光路部分基本原理为：从光源发出的光经过环形器进入y波导调制器，在y波导调制器中被分成两束正交的线偏振光，这两束光经过保偏耦合器耦合后进入保偏光纤3沿保偏光纤的快慢轴传播并传至传感头2；经过传感头2之后，携带有待测电压信息的两束光再沿保偏光纤3返回，经过保偏耦合器耦合，在y波导调制器处发生干涉，干涉光强信号经过环形器进入光电探测器转化为电信号，之后进入电路部分进行信号处理。

如图3所示，图3是本发明中电路部分的结构示意图。电路部分主要包括光电探测器、模/数转换器、数字信号处理单元、数/模转换器及相应驱动电路。光电探测器一端接光路部分的环形器，另一端输出至模/数转换器；模/数转换器输出至dsp输入，dsp输出接fpga输入，fpga输出分两路，一路接驱动电路b，另一路接数/模转换器，数/模转换器接驱动电路a；驱动电路a和驱动电路b均与光路部分的y波导调制器相连。

所述模/数转换器采用adc0809芯片，与数字信号处理单元相连；信号处理单元由数字信号处理器dsp和可编程门阵列fpga组成，所述dsp输入表示dsp的输入接口，dsp采用tms320型号。所述fpga输入表示fpga的输入接口，fpga采用epcs4si8n型号，dsp和fpga的输入口输出口分别并联，同时输入口连接模/数转换器，输出口连接数/模转换器；数/模转换器采用dac0832芯片，输出口连接驱动电路；驱动电路采用lm324驱动电路完成电路信号的输出。

电路部分工作过程如下：光电探测器探测来自光路部分的携带有待测电压信息的干涉光强信号，并将该信号转换为电压信号后，传给模/数转换器将电压信号转换为离散的数字量信号，送入数字信号处理单元，该单元由dsp和fpga实现，fpga将离散的数字量信号进行解调，并对解调结果积分，产生阶梯波台阶高度，再经过累加形成数字阶梯波，送至数/模转换器转换为模拟阶梯波，经过驱动电路施加给光路部分的y波导调制器，实现闭环控制。