基于电光效应的非接触式过电压检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压电网过电压测量领域，尤其涉及基于电光效应的非接触式过电压检测系统。
【背景技术】
[0002]电网过电压是威胁输电线路和变电站绝缘的重要原因。过电压防御和保护一直是保证电网安全运行的重要研宄方向。高压电网中的过电压具有高幅值、高频率的特点，难于直接测量，现有技术采用电磁暂态仿真作为手段研宄过电压的行为特征，缺乏实际测量的过电压波形及参数的系统验证。
[0003]电光效应一般是指介质在电场的作用下，材料的某些光学特性如折射率发生了变化的现象。电光效应按电压与折射率变化的关系可分为一级电光效应和二级电光效应，在极化的方式上，一般又有横向施加电场(垂直于主轴)和纵向施加电场(平行于主轴)两种方式。由于横向电光效应具有半波电压低、线性度较好的特点，在高压直流换流站对过电压的检测开关成为不可缺少的一项技术。一些晶体物质在外电场的作用下，其折射率会随着外加电场强度的改变而发生线性变化，透过这些晶体的光会产生双折射现象，双折射两光波之间的相位差与外加电场强度成正比，称为一次电光效应，也叫Pockels效应，通过光学器件可以检测出电场或电压变化引起的相位变化，进而反算出外施电场或电压。
[0004]传统的过电压检测采用用于电网等级的传统电容分压器，用于高压及超高压电网的套管末屏分压系统和线路耦合电容式非接触电压传感器。传统的电容分压器须与电力系统一次设备直接相连，当电压等级较低时，这种长期并联于一次设备的分压器具有测量精度高，暂态响应特性好等优点，但当电压等级较高时，分压器额外增加了系统中一次设备投入，且长期运行具有较大的风险。套管末屏分压系统方法结构简单，但也存在末屏接地线断线或传感器断路造成末屏放电等潜在威胁，为了避免传感器对一次系统的干扰，提出一种高压架空输电线路过电压检测的非接触式传感器，通过电容耦合可获取架空输电线路的电压波形，为了避免长距离传输的未处理的信号极易受到电磁干扰，而加入电光转换技术和耦合电容技术结合，开展基于一次电光效应技术的过电压非接触测量系统建设。
【发明内容】
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
基于电光效应的非接触式过电压检测系统，由导线与感应金属板(10)间的耦合电容串联定值电容构成分压单元(2)，实现电压的非接触感应；低电压信号通过光电传感单元
(1)转换为光信号，并通过多模光纤(6)实现与局部放电单元(4)传输，转换过程无需电源供电，信号传输受周边电磁干扰小；光信号接收设备(3)和激光源位于高压母线或站外杆塔，传感器和光信号收发单元通过保偏光纤连接(5)，耦合电容和固定电容组成的分压单元
(2)可实现线路过电压的高压信号转化为低压信号；
所述光电传感单元(I)的传感器整体结构由感应金属板(10)、屏蔽外壳(101)、光纤(102)、绝缘材料(103)、低压壁模块(104)；
所述分压单元(2)组成非接触式过电压检测系统线路结构由标准分压器(7)连接到示波器(8)，感应金属板与电光调制连接到示波器，在输电线路一端连接有绝缘支柱。
[0006]进一步地，所述感应金属板尺寸为0.5mx0.2m，导线与金属板之间距离为0.16m。
[0007]进一步地，所述感应金属板的电压不超出光电传感单元_20~20V的线性范围。
[0008]进一步地，所述光电传感单元将准直器、光学镜片和电光晶体封装于一体，并在光信号的输入输出端加装光纤，通过两端的光纤或与其他光纤相连传输信号，可方便地实现信号的长距离传输。
[0009]本发明具有的积极效果是:
本发明的基于电光效应的非接触式过电压检测系统，基于一次电光效应提出的非接触式过电压检测传感器在雷电和操作冲击下的响应特性具有较高的精度和频率响应速度，可以适用于各电压等级的过电压非接触无源检测，系统测量结果直观准确，具有较高的工程应用价值。
【附图说明】
[0010]下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0011]图1为本发明的基于电光效应的非接触式过电压检测系统示意图.图2为本发明的基于电光效应的非接触式过电压检测系统接线图.图3为本发明的基于电光效应的非接触式过电压检测系统传感器结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]如图1所示，基于电光效应的非接触式过电压检测系统，由导线与感应金属板10间的耦合电容串联定值电容构成分压单元2，实现电压的非接触感应；低电压信号通过光电传感单元I转换为光信号，并通过多模光纤6实现与局部放电单元4传输，转换过程无需电源供电，信号传输受周边电磁干扰小；光信号接收设备3和激光源位于高压母线或站外杆塔，传感器和光信号收发单元通过保偏光纤连接5，耦合电容和固定电容组成的分压单元2可实现线路过电压的高压信号转化为低压信号；
如图3所示，光电传感单元I的传感器整体结构由感应金属板10、屏蔽外壳101、光纤102、绝缘材料103、低压壁模块104 ；
如图2所示，分压单元2组成非接触式过电压检测系统线路结构由标准分压器7连接到示波器8，感应金属板10与电光调制9连接到示波器8，在输电线路一端连接有绝缘支柱
Ilo
[0014]其中，感应金属板10尺寸为0.5mx0.2m，导线与金属板之间距离为0.16m。
[0015]其中，感应金属板10的电压不超出光电传感单元1_20~20V的线性范围。
[0016]其中，光电传感单元I将准直器、光学镜片和电光晶体封装于一体，并在光信号的输入输出端加装光纤，通过两端的光纤或与其他光纤相连传输信号，可方便地实现信号的长距尚传输。
[0017]基于电光效应的非接触式过电压检测系统，实现光电传感单元I的传感器组装，光源采用He-Ne激光源，激光源发出的光通过光纤传至起偏器之后变为线偏振光，在外施电压的调制下，当光通过晶体，双折射光的相位差发生变化，通过检偏器之后，经光纤传至电探测器探知这种相位变化引起的光强变化，并将其转化为能用示波器直接测量的电压信号。
[0018]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.基于电光效应的非接触式过电压检测系统，由导线与感应金属板(10)间的耦合电容串联定值电容构成分压单元(2)，实现电压的非接触感应；低电压信号通过光电传感单元(I)转换为光信号，并通过多模光纤(6)实现与局部放电单元(4)传输，转换过程无需电源供电，信号传输受周边电磁干扰小；光信号接收设备(3)和激光源位于高压母线或站外杆塔，传感器和光信号收发单元通过保偏光纤连接(5)，耦合电容和固定电容组成的分压单元(2)可实现线路过电压的高压信号转化为低压信号； 所述光电传感单元(I)的传感器整体结构由感应金属板(10)、屏蔽外壳(101)、光纤(102)、绝缘材料(103)、低压壁模块(104)； 所述分压单元(2)组成非接触式过电压检测系统线路结构由标准分压器(7)连接到示波器(8 )，感应金属板(10 )与电光调制(9 )连接到示波器(8 )，在输电线路一端连接有绝缘支柱(11)。
2.根据权利要求1所述的基于电光效应的非接触式过电压检测系统，其特征在于，所述感应金属板(10)尺寸为0.5mx0.2m，导线与金属板之间距离为0.16m。
3.根据权利要求1所述的基于电光效应的非接触式过电压检测系统，其特征在于，所述感应金属板(10)的电压不超出光电传感单元(I)-20~20V的线性范围。
4.根据权利要求1所述的基于电光效应的非接触式过电压检测系统，其特征在于，所述光电传感单元(I)将准直器、光学镜片和电光晶体封装于一体，并在光信号的输入输出端加装光纤，通过两端的光纤或与其他光纤相连传输信号，可方便地实现信号的长距离传输。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电光效应的非接触式过电压检测系统。由导线与感应金属板间的耦合电容串联定值电容构成分压单元，实现电压的非接触感应；低电压信号通过光电传感单元转换为光信号，并通过多模光纤实现与局部放电单元传输，转换过程无需电源供电，信号传输受周边电磁干扰小；光信号接收设备和激光源位于高压母线或站外杆塔，传感器和光信号收发单元通过保偏光纤连接。本发明基于一次电光效应提出的非接触式过电压检测传感器在雷电和操作冲击下的响应特性具有较高的精度和频率响应速度，可以适用于各电压等级的过电压非接触无源检测，系统测量结果直观准确，具有较高的工程应用价值。
【IPC分类】G01R19-00
【公开号】CN104777344
【申请号】CN201510186684
【发明人】周华
【申请人】安庆师范学院
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月18日