一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统技术方案

本发明专利技术涉及输电导线中的电压检测技术领域，提供了一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统，小型化电压传感器包括：半导体激光器、电光非线性介质、探测器，信息处理系统包括：解调器和信号分析显示终端，其中，小型化电压传感器紧贴于待测输电导线上进行测量；在电光非线性介质中，激光作为入射光由输入光纤导入后，由所述凸平透镜聚焦后经过所述输入偏振片变成线偏振光，入射到所述电光非线性介质中；穿过所述电光非线性介质的光线经过所述输出偏振片之后，光线被聚焦到所述输出光纤中；所述入射光经过所述电光非线性介质后，所述入射光的光强由输入强度I

【技术实现步骤摘要】
一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统
本专利技术涉及输电导线中的电压检测
，尤其涉及一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统，利用超短长度电光非线性光学材料和信号处理技术来在线监测输电线路的电压，适用于高压输电线路电压的实时在线监测。
技术介绍
目前常用的电压检测方法是使用电压互感器进行电压检测。电压互感器容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。但电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈，容易造成人身和设备事故。并且绝大多数电压互感器需要与高压输电导线发生实际接触才能测量线路上的电压，使用方法繁琐，人工测量的安全性得不到保障。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种小型化电压传感器，采用带有偏振片的电光非线性光纤或波导，通过测量输电导线下方某个位置的标称电场来间接测量出高压输电导线上的电压，并利用光纤或波导固有特性消除外来电磁干扰，达到降低成本和减小体积的目的。并且本专利技术的小型化电压传感紧贴于输电导线上进行测量，可以集成为一个超小型的传感器挂在输电导线上，相对于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统，其特征在于，所述小型化电压传感器包括：半导体激光器、以电光非线性光纤和电光非线性波导在内的任意一种形式存在的电光非线性介质、探测器，所述信息处理系统包括：解调器和信号分析显示终端，其中，所述小型化电压传感器紧贴于待测输电导线上进行测量；/n所述半导体激光器与所述电光非线性介质通过光纤连接，所述电光非线性介质与所述探测器通过光纤连接；/n当测量所述待测输电导线上的电压时，所述半导体激光器发出激光，所述激光通过所述电光非线性介质，经过光纤传输至所述探测器，所述探测器将光信号转化成电信号，输入所述解调器和信号分析显示终端，根据所述电光非线性介质的普克尔效应...

【技术特征摘要】
1.一种小型化光纤电压传感器及信息处理系统，其特征在于，所述小型化电压传感器包括：半导体激光器、以电光非线性光纤和电光非线性波导在内的任意一种形式存在的电光非线性介质、探测器，所述信息处理系统包括：解调器和信号分析显示终端，其中，所述小型化电压传感器紧贴于待测输电导线上进行测量；
所述半导体激光器与所述电光非线性介质通过光纤连接，所述电光非线性介质与所述探测器通过光纤连接；
当测量所述待测输电导线上的电压时，所述半导体激光器发出激光，所述激光通过所述电光非线性介质，经过光纤传输至所述探测器，所述探测器将光信号转化成电信号，输入所述解调器和信号分析显示终端，根据所述电光非线性介质的普克尔效应和克尔效应计算得到电场强度E,通过已测得的电场强度E和预设的测量点的距离求得电压U，并通过所述信息分析显示终端展示出来；
所述电光非线性介质，具体包括：光纤、透镜、偏振片和电光非线性晶体，其中，所述光纤包括输入光纤和输出光纤，所述透镜包括凸平透镜和平凸透镜，所述偏振片包括输入偏振片和输出偏振片；
在所述电光非线性介质中，所述激光作为入射光由所述输入光纤导入后，由所述凸平透镜聚焦后经过所述输入偏振片变成线偏振光，入射到所述电光非线性介质中；穿过所述电光非线性介质的光线经过所述输出偏振片之后，光线被聚焦到所述输出光纤中；所述入射光经过所述电光非线性介质后，所述入射光的光强由输入强度I0变为输出光强I1。


2.根据权利要求1所述的小型化光纤电压传感器及信息处理系统，其特征在于，所述半导体激光器向所述电光非线性介质发送激光，针对于所述待测输电导线进行测量，并直接向所述探测器发送一束激光，经过所述探测器处理后产生光电流输入所述解调器作为参考光强I0。


3.根据权利要求1所述的小型化光纤电压传感器及信息处理系统，其特征在于，根据所述电光非线性介质的普克尔效应或克尔效应计算得到电场强度E，通过已测得的电场强度E和距离求得电压U,具体为：
根据所述电光非线性介质的普克尔效应，包括LiNbO3在内的电光晶体在外加电场作用下，晶体变为各向异性的双轴晶体，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，出射的两束偏振光的相位差为：



其中，l为所述电光非线性介质的长度，λ0为通过所述电光非线性介质的光波长，n2为非寻常光的折射率，n1为寻常光的折射率，n0为晶体的折射率，γ22为晶体电光系数，E为外加电场；
同时，由偏振干涉法可知输入光强I0与经过带所述输出偏振片的所述电光非线性介质的输出光强I1之间的关系为：



利用模拟电荷法推算直流输电模型的地面标称电场，双极线中的一极电压为正，记为+U，另一极电压为负，记为-U，双极线两极之间的距离记为s，双极线距离地面的高度为h，所需推算的地面点的坐标为x；
根据模拟电荷法，把电位为+U的输电线等效为一无限长直的正线电荷分布，将电位为-U的输电线等效为一无限长直的负线电荷分布，电荷密度为λ；
推算所述直流输电模型的地面标称电场，需要考虑大地效应，用镜像法处理双极线模型，将问题转化为求解空间四根输电线的问题；
选取地面为电势零点，则通过积分方法可以得出距离一根线电荷密度为λ的无限长均匀带电直线在距离其r处的一点产生的电势为：



其中ε0＝8.854×10-12C2/(N...

【专利技术属性】
技术研发人员：周齐，姜淳，蒋朝开，华卫，史显河，赵波，周明灿，令狐克军，
申请(专利权)人：贵州江源电力建设有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52