一种光纤式电压互感器的制作方法

本实用新型属于电压互感器领域，具体涉及一种光纤式电压互感器。

背景技术：

电压互感器是电力系统中不可缺少的重要设备，其作用是按比例将输电线路上的高电压降到可以用仪表直接测量的标准数值，以便用仪表直接进行测量。传统的电压互感器主要有电磁式的，另外还有非电磁式的，如电子式和光电式，目前，在现有技术中，在使用此类型的电压互感器测量电力系统中的高电压时，由于它们采用电磁感应原理，有铁芯和线圈，易受电磁干扰，且会出现铁磁共振现象，随着电力系统容量的增大，电压的升高，其体积、重量越来越大，且绝缘性不好。

光纤式电压互感器采用新型传感原理，利用近年来发展起来的光电子，光通信、激光及微电子技术，能有效地克服传统电压互感器的缺陷，同时能以光数字信号输出，为电力系统的安全运行、节约成本、优化二次设备提供了坚实的基础，但光纤本身的质地脆弱，机械强度差，在使用的过程中需要更换，一般的电压互感器的光纤更换步骤繁琐，需要的时间比较长。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有的不足，提供一种具有较强的抗电磁干扰能力、光纤更换方便，且便于数字化、微机化发展的光纤式电压互感器。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种光纤式电压互感器，包括环氧绝缘管、位于环氧绝缘管内部的电极、若干石英晶体柱和传感光纤，所述电极包括一个高压电极、一个低压电极和若干连接电极，所述石英晶体柱等间距设置在环氧绝缘管的内部，相邻的两个石英晶体柱之间均设置有连接电极，所述石英晶体柱与连接电极依次交错连接成串联线路，最上端的石英晶体柱连接高压电极，最下端的石英晶体柱连接低压电极，所述高压电极上设有高压接线柱，低压电极通过低压接线柱接地；

所述石英晶体柱的外侧等间距粘接有螺旋状光纤轨道，所述光纤轨道的内部同等张力的缠绕有传感光纤，所述传感光纤的一端通过单模保偏光纤连接有低相干多模激光二极管，传感光纤的另一端通过单模保偏光纤连接有接收光纤，所述接收光纤同等张力、等间距的缠绕在压电相位调制器内的压电陶瓷上，所述压电相位调制器的输出端连接相位跟踪器的输入端，所述相位跟踪器的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端分为两路，其中一路与压电相位调制器相连，另一路作为光纤式电压互感器的电压信号输出端；

所述环氧绝缘管包括第一壳体与第二壳体，第一壳体与第二壳体之间通过绝缘螺栓连接，所述第一壳体的外侧均匀设有若干第一玻璃绝缘子，第二壳体的外侧均匀设有若干第二玻璃绝缘子，所述环氧绝缘管的上下两端分别螺纹连接有环状的上连接板与环状的下连接板，所述上连接板与下连接板均固定连接有绝缘法兰，与下连接板相连的绝缘法兰的一侧设有接线盒。

优选的，所述第一玻璃绝缘子1201与第二玻璃绝缘子1202组成环状的玻璃绝缘子12。

优选的，所述石英晶体柱的数量为4个。

优选的，所述石英晶体柱是高度为100mm、截面半径为30mm的圆柱体，所述环氧绝缘管是内径为100mm、长度为700mm的管体。

优选的，所述光纤轨道为截面呈“凹”形的绝缘通道。

优选的，所述传感光纤与接收光纤均为椭圆芯双模光纤，所述椭圆芯双模光纤的外部涂有3-5μm的聚酰亚胺薄膜。

优选的，所述传感光纤与单模保偏光纤、接收光纤与单模保偏光纤的连接处的截面均相互错开30°。

优选的，所述第一壳体与第二壳体均为半圆形，第一壳体与第二壳体的端部通过相互配合的凸块拼接成环状的环氧绝缘管，第一壳体与第二壳体的凸块上均设有相互对应的螺纹孔。

本实用新型的有益效果是：

1.环氧绝缘管对电极、石英晶体柱和传感光纤起到物理保护的作用，玻璃绝缘子进一步增强绝缘效果，环氧绝缘管通过上连接板和下连接板与绝缘法兰相连，方便该装置与其它装置相连，接线盒对光纤的连接处起到保护作用，对光纤起到收纳的作用；

2.采用了光纤传送信号，装置具有天然的抗电磁干扰能力，测量频率宽，装置不需要用铁芯，不存在饱和铁磁谐振问题；

3.环氧绝缘管中不填充任何介质，不存在易燃易爆危险，比较环保，装置体积小、重量轻，使用方便；

4. 相位跟踪器通过接收接收光纤的相位差并输入至控制器产生反馈控制电压，反馈控制电压作用于压电相位调制器，该反馈控制电压即为输出信号，便于输出信号向数字化、微机化发展；

5.因光纤本身的质地脆弱，机械强度差，需要经常进行检查甚至更换，将环氧绝缘管设为由第一壳体与第二壳体组成，可以拆卸，方便检查或者更换光纤，在石英晶体柱的外侧等间距设有螺旋状光纤轨道，在更换光纤时，方便光纤等间距缠绕，信号传递准确；

6.石英晶体柱作为传感材料具有高阻抗、低介质常数的特点，对电场的失真效果影响小，对温度的依赖性低；

7.在椭圆芯双模光纤的外部涂有3-5μm的聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜具有防静电、耐电晕、耐高温的特点，对椭圆芯双模光纤起到保护作用，保证信号的稳定传递。

附图说明

图1是本实用新型一种光纤式电压互感器的结构示意图。

图2是本实用新型一种光纤式电压互感器的电路连接示意图。

图3是本实用新型一种光纤式电压互感器的环氧绝缘管的第一壳体与第二壳体连接结构示意图。

图4是本实用新型一种光纤式电压互感器的传感光纤在光纤轨道内部的结构示意图。

图5是本实用新型一种光纤式电压互感器的传感光纤与单模保偏光纤连接的结构示意图。

图6是本实用新型一种光纤式电压互感器的接收光纤与单模保偏光纤连接的结构示意图。

附图中标号为：1为高压电极，2为低压电极，3为连接电极，4为传感光纤，5为石英晶体柱，6为低相干多模激光二极管，7为单模保偏光纤，8为控制器，9为信号输出端，10为压电陶瓷，11为环氧绝缘管，12为玻璃绝缘子，13为高压接线柱，14为低压接线柱，15为接线盒，16为接收光纤，17为相位跟踪器，18为上连接板，19为下连接板，20为绝缘法兰，21为绝缘螺栓，22为光纤轨道，1101为第一壳体，1102为第二壳体，1201第一玻璃绝缘子，1202第二玻璃绝缘子。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述。

如图1~图6所示，一种光纤式电压互感器，包括环氧绝缘管11、位于环氧绝缘管11内部的电极、若干石英晶体柱5和传感光纤4，所述电极包括一个高压电极1、一个低压电极2和若干连接电极3，所述石英晶体柱5的数量为4个，石英晶体柱5是高度为100mm、截面半径为30mm的圆柱体，所述石英晶体柱5等间距设置在环氧绝缘管11的内部，相邻的两个石英晶体柱5之间均设置有连接电极3，所述石英晶体柱5与连接电极3依次交错连接成串联线路，最上端的石英晶体柱5连接高压电极1，最下端的石英晶体柱5连接低压电极2，所述高压电极1上设有高压接线柱13，低压电极2通过低压接线柱14接地；

所述石英晶体柱5的外侧等间距粘接有螺旋状光纤轨道22，所述光纤轨道22为截面呈“凹”形的绝缘通道，所述光纤轨道22的内部同等张力的缠绕有传感光纤4，所述传感光纤4的一端通过单模保偏光纤7连接有低相干多模激光二极管6，传感光纤4的另一端通过单模保偏光纤7连接有接收光纤16，所述接收光纤16同等张力、等间距的缠绕在压电相位调制器内的压电陶瓷10上，所述压电相位调制器的输出端连接相位跟踪器17的输入端，所述相位跟踪器17的输出端连接控制器8的输入端，所述控制器8的输出端分为两路，其中一路与压电相位调制器相连，另一路作为光纤式电压互感器的电压信号输出端；

所述环氧绝缘管11是内径为100mm、长度为700mm的管体，环氧绝缘管11包括第一壳体1101与第二壳体1102，所述第一壳体1101与第二壳体1102均为半圆形，第一壳体1101与第二壳体1102的端部通过相互配合的凸块拼接成环状的环氧绝缘管11，第一壳体1101与第二壳体1102的凸块上均设有相互对应的螺纹孔，第一壳体1101与第二壳体1102之间通过绝缘螺栓21连接，所述第一壳体1101的外侧均匀设有若干第一玻璃绝缘子1201，第二壳体1102的外侧均匀设有若干第二玻璃绝缘子1202，所述第一玻璃绝缘子1201与第二玻璃绝缘子1202组成环状的玻璃绝缘子12，所述环氧绝缘管11的上下两端分别螺纹连接有环状的上连接板18与环状的下连接板19，所述上连接板18与下连接板19均固定连接有绝缘法兰20，与下连接板19相连的绝缘法兰20的一侧设有接线盒。

作为一种优选的实施方式，所述传感光纤4与接收光纤16均为椭圆芯双模光纤，所述椭圆芯双模光纤的外部涂有3-5μm的聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜具有防静电、耐电晕、耐高温的特点，对椭圆芯双模光纤起到保护作用，保证信号的稳定传递。

作为一种优选的实施方式，所述传感光纤4与单模保偏光纤7、接收光纤16与单模保偏光纤7的连接处的截面均相互错开30°。

使用时，石英晶体柱5置于110KV的交流电压之间，处于全电压作用下，传感光纤4缠绕在石英晶体柱5上感知交变的压电形变，传感光纤4的一端连接低相干多模激光二极管6，低相干多模激光二极管6作为系统光源，传感光纤4的另一端通过单模保偏光纤7连接接收光纤16，接收光纤16缠绕于压电相位调制器的压电陶瓷10上，并通过压电相位调制器输出信号至相位跟踪器17，相位跟踪器17将信号传送至控制器8，控制器8的输出端分为两路，一路反馈至压电相位调制器，另一路为光纤式电压互感器的信号输出端，相位跟踪器17通过接收接收光纤16的传输的两个模式间的相位差并输入至控制器8产生反馈控制电压，反馈控制电压作用于压电相位调制器，该反馈控制电压即为输出信号。

当传感光纤4需要更换时，通过拧动绝缘螺栓21，将环氧绝缘管11的第一壳体1101与第二壳体1102分开，将需要更换的传感光纤4拆下，然后沿着光纤轨道22将新的传感光纤4安装上，安装完成后通过绝缘螺栓21将第一壳体1101与第二壳体1102固定，随后转动环氧绝缘管11与下连接板19固定，转动上连接板18与环氧绝缘管11固定，从而完成传感光纤的更换。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。