泡克耳斯效应，传感器感应的电场改变晶体快轴和慢轴中传播光的折射率，对两路光进行调制，使两路光产生与电场大小相对应的相位差，两路光在传感器晶体的输出端发生干涉，得到包含有电力系统中电压变化信息的椭圆偏振态激光。
[0029]与现有过电压监测技术相比，本发明的过电压监测装置中采用的光学电场传感器4，采用基于泡克耳斯效应的集成共路干涉电场传感器，利用光电效应，传感器可以感应到产生过电压时的瞬时电压以及正常工作时的工频电压。将电压信号引起的电场信号，转化为光信号。所述光学电场传感器4的频率范围大，可以同时采集工频信号和过电压信号。实施例中公开光学电场传感器的生产单位为清华大学，名称为一种基于共路干涉的集成电场传感器，专利号201210348311.8。
[0030]使用本发明的电力系统全光学过电压监测装置对电力系统中输电线路的过电压进行监测时，首先将光学电场传感器4，通过光纤绝缘子放置在需要测量的电力系统的输电线路附近，如图2中所示，使光学电场传感器4与电力系统一次设备无直接的电气连接，因此没有绝缘的问题。光学电场传感器4的输入和输出的光信号，均通过光纤3进行传输。激光源I和光接收机6可以放置在主控室内，因此无电磁干扰和供电的问题。
[0031]偏振分束器5，用于通过光纤3接收光学电场传感器4输出的椭圆偏振态激光，并使偏振态信号转化为两路光强度信号；由于两路光强度信号互补，所以任意一路光强度信号都携带有完整的电压变化信息。
[0032]光接收机6，用于通过光纤接收偏振分束器5输出的任意一路光强度信号，并将该光强信号转化为电压信号；本发明的一个实施例中，使用的光接收机6的型号为Thorlabs公司的DET01CFC。
[0033]模数转换器7，用于通过射频电缆10接收光接收机6输出的电压信号，并将电压信号的模拟量转换为数字信号；
[0034]缓存器8，用于存储模数转换器7的数字电压信号；
[0035]处理器9，用于根据设定的电力系统输电线路的过电压阈值，对上述缓存器8中的数字电压信号进行判断，若数字电压信号小于或等于过电压阈值，则清空缓存，继续检测过程，若数字电压信号大于过电压阈值，则判定电力系统中产生了过电压，并将缓存器中的相应数据发送到工控机中；本发明的一个实施例中，使用的处理器采用德州仪器公司的C6000系列。
[0036]工控机11，用于存储采集到的过电压信号并显示，可以采用一般的计算机作为工控机11。
[0037]图2所示为本发明提出的电力系统全光学过电压监测装置的一个使用状态图，采用本装置监测电力系统中输电线路的过电压，首先将光学电场传感器4由光纤绝缘子12固定放置在待测的输电线路13附近。通过光纤绝缘子中的光纤，将传感器输入端与输出端与光纤3连接。所述电场传感器4放置在靠近输电线路13处，受到其他两相的电场干扰小。
[0038]上述的安装示意图仅是本发明光学电场传感器的一种安装方式，但不应该理解为本发明专利范围的限制。对于使用本发明的技术人员，可以结合测量需要，采用不同的手段，将传感器放置在需要进行过电压测量的位置。
[0039]本发明除用于电力系统中的过电压在线监测以外，还能用于试验、调试过程中的过电压测量。在现场耐压试验或新设备投运时，通过本发明对过电压进行测量，能够为可能出现的设备故障提供分析数据。
【主权项】
1.一种电力系统全光学过电压监测装置，其特征在于该过电压监测装置包括: 激光源，用于发出激光信号； 起偏器，用于通过光纤接收光源输出的激光信号，并将激光信号转化为线偏振光； 光学电场传感器，用于通过光纤接收线偏振光，将线偏振光分解为在传感器晶体的快轴和慢轴上传播的两路偏振光信号，并用于感应电力系统中的电压产生的电场，基于泡克耳斯效应，传感器感应的电场改变晶体快轴和慢轴中传播光的折射率，对两路光进行调制，使两路光产生与电场大小相对应的相位差，两路光在传感器晶体的输出端发生干涉，得到包含有电力系统中电压变化信息的椭圆偏振态激光； 偏振分束器，用于通过光纤接收光学电场传感器输出的椭圆偏振态激光，并使偏振态信号转化为两路光强度信号； 光接收机，用于通过光纤接收偏振分束器输出的任意一路光强度信号，并将该光强信号转化为电压信号； 模数转换器，用于通过射频电缆接收光接收机的电压信号，并将电压信号的模拟量转换为数字信号； 缓存器，用于存储模数转换器的数字电压信号； 处理器，用于根据设定的电力系统的过电压阈值，对上述缓存器中的数字电压信号进行判断，若数字电压信号小于或等于过电压阈值，则清空缓存，继续检测过程，若数字电压信号大于过电压阈值，则判定电力系统中产生了过电压，并将缓存器中的相应数据发送到工控机中； 工控机，用于存储采集到的过电压信号并显示。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统全光学过电压监测装置，属于电压测量技术领域。包括：用于发出激光信号的激光源、起偏器、光学电场传感器、偏振分束器、光接收机、模数转换器、缓存器、处理器和工控机。本发明提出的电力系统全光学过电压监测装置，采用了集成光学电场传感器，由于光学电场传感器中不含有金属，对原电场影响较小，因此具有较高的测量可靠性；本测量装置具有很大的频率范围，在工频和过电压频率下频响一致，因此能兼顾工频电压以及内过电压和外过电压的测量，本装置除用于电力系统中的过电压在线监测以外，还能用于试验、调试过程中的过电压测量，为可能出现的设备故障提供分析数据。
【IPC分类】G01R19-165
【公开号】CN104793038
【申请号】CN201510187781
【发明人】曾嵘, 庄池杰, 谢施君, 汪海, 李建明, 张榆, 陈少卿, 余占清
【申请人】清华大学, 国网四川省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月20日