一种基于光学电压互感原理的行波采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其包括：依次连接的行波波头检测单元、行波信号光电转换单元以及数字电路信号处理单元；其中，所述行波波头检测单元用于采集故障电压行波，并形成电场，所述行波波头检测单元中的光学传感头处于所述电场内；所述行波信号光电转换单元与所述光学传感头连接，将带故障电压的光信号转换为电信号；所述数字电路信号处理单元对所述电信号进行处理得到数字电压波信号，实现了故障行波信号的采集。其中，数字电路信号处理单元中设有抗混叠滤波器、模拟高通滤波器，降低了高频、低频以及噪声的影响，提高了行波采集的准确性。提高了行波采集的准确性。提高了行波采集的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学电压互感原理的行波采集装置


[0001]本技术属于电力线路故障信息提取装备，具体涉及一种基于光学电压互感原理的行波采集装置。

技术介绍

[0002]随着电力经济的不断发展，电网结构变得越来越复杂。传统的故障定位方法难以满足快速准确的故障定位要求。由于传统电力线路定位法方法阻抗法容易受分布电容、负载、线路运行方式等因素影响，定位不准确。理论上，行波定位法不易受供电系统固有参数的影响，由于受故障类型等因素的影响，越来越受到重视和应用。如何快速准确地获取故障行波信息成为解决问题的关键。
[0003]从传统的电磁式电压互感器和电容式电压互感器，到近年来采用光学传感原理的光学式电压互感器的运行，可以看出新型电压互感器在解决传统电压互感器存在的问题，如：铁磁共振和高压绝缘，正在朝着满足智能电网建设需求的方向正在逐步向前推进。光学电压互感器由于具有体积小、重量轻、不饱和、绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、测量频带宽、动态范围大等特点，显示出较强的竞争力和广阔的应用前景，越来越受到国内外电力系统行业的研究人员的重视。
[0004]若利用光学电压互感器采集故障行波信息，则必然相较于其他传统电磁式电压互感器和电容式电压互感器更具优势，如何利用光学电压互感器采集故障行波信息是需要进一步研究的。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其利用光学电压互感器的原理，构建了一种全新的行波采集装置，充分利用了光学电压互感器的技术优势。
[0006]本技术提供一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其包括：依次连接的行波波头检测单元、行波信号光电转换单元以及数字电路信号处理单元；
[0007]其中，所述行波波头检测单元用于采集故障电压行波，并形成电场，所述行波波头检测单元中的光学传感头处于所述电场内；
[0008]所述行波信号光电转换单元与所述光学传感头连接，将带故障电压的光信号转换为电信号；
[0009]所述数字电路信号处理单元对所述电信号进行处理得到数字电压波信号。
[0010]可选地，所述数字电路信号处理单元中设有抗混叠滤波器、模拟高通滤波器；
[0011]所述抗混叠滤波器用于消除所述电信号的高频信息；所述模拟高通滤波器用于消除所述电信号的低频信号和噪声。
[0012]来自光学部分的干涉光强信号转换为电信号后(由上部分的光电探测器实现)，输入到抗混叠滤波器中，可以消除高频的影响。通过模拟高通滤波器，可以去除低频信号和噪
声，为后续的解调做准备。
[0013]可选地，所述抗混叠滤波器为有源滤波器，通带截止频率为f
h
＝2.5kHz；所述模拟高通滤波器为巴特沃斯滤波器。
[0014]可选地，所述数字电路信号处理单元采用数字闭环信号检测技术，其至少包括：数字信号处理单元DSP、可编程门阵列FPGA、数/模转换器以及驱动电路；
[0015]其中，所述数字信号处理单元DSP和所述可编程门阵列FPGA与所述数/模转换器连接，所述数/模转换器与所述驱动电路连接，所述驱动电路与行波信号光电转换单元连接，形成闭环信号；
[0016]其中，所述可编程门阵列FPGA输出数字电压波信号。
[0017]可选地，所述行波波头检测单元中包含均压环、金属导杆、光学传感头、屏蔽绝缘装置；
[0018]其中，所述均压环设置在所述金属导杆的一端，所述金属导杆安装于所述屏蔽绝缘装置内，所述光学传感头光学传感头安装于所述屏蔽绝缘装置上；
[0019]输电线路穿过所述均压环被所述均压环采集到故障电压行波，所述故障电压行波传导至所述金属导杆，并在所述屏蔽绝缘装置中形成电场。
[0020]本技术利用均压环，从高压线上感应出故障电压行波并通过金属导杆(图中竖线)在屏蔽绝缘装置中形成电场，实现了高低压侧的完全隔离，安全性较高。
[0021]可选地，所述光学传感头为碳酸氢铋晶体BGO晶体结构的传感头，并基于普克尔斯(Pockels)效应为横向调制透射式结构。
[0022]由于横向调制容易受到外界电场干扰和电极间电场分布不均的影响，会影响传感器的测量精度。本技术的光学传感头采用碳酸氢铋晶体(BGO)晶体结构，理论上不存在自然双折射，无旋光性、无热释电性且稳定性好，能消除附加相位差，提高测量精度。
[0023]可选地，所述光学传感头中起偏器偏振方向相对于主轴成45
°
角，与检偏器偏振方向成90
°
角。
[0024]可选地，所述行波信号光电转换单元包括光源、环形器、Y波导调制器、保偏耦合器和光电探测器；
[0025]其中，所述光源和所述Y波导调制器分别设置在所述环形器的两侧，光强信号通过环行器进入Y型波导调制器；
[0026]所述Y波导调制器与所述保偏耦合器连接，所述保偏耦合器与所述光学传感头连接，所述光电探测器与所述环形器连接。
[0027]有益效果
[0028]本技术提供的一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其利用光学电压互感器的原理，构建了一种全新的行波采集装置，充分利用了光学电压互感器的技术优势，为后续快速准确的进行故障定位奠定了基础。
[0029]进一步优选方案中选用碳酸氢铋晶体BGO晶体结构的光学传感头，能消除附加相位差，提高测量精度。
[0030]进一步优选方案中利用均压环，从高压线上感应电势从输电线路感应出故障电压行波并通过金属导杆在屏蔽绝缘装置中形成电场，实现了高低压侧的完全隔离，安全性较高。
附图说明
[0031]图1为一种基于光学电压互感原理的行波采集装置的结构示意图；
[0032]图2为一种基于光学电压互感原理的行波采集装置中行波信号光电转换单元的信号流向图；
[0033]图3为一种基于光学电压互感原理的行波采集装置中数字电路信号处理单元的信号流向图。
具体实施方式
[0034]本技术提供一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其利用利用光学电压互感器的原理，构建了一种全新的行波采集装置，实现复杂传输网中行波的快速采集，为快速消除缺陷提供了基础，为国民生产和人民生活提供了基础动力保障。下面将结合实施例对本技术做进一步的说明。
[0035]如图1所示，本实施例中一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其包括：依次连接的行波波头检测单元、行波信号光电转换单元以及数字电路信号处理单元。
[0036]其中，如图1所示，行波波头检测单元包括均压环、金属导杆、光学传感头、屏蔽绝缘装置。其中，均压环设置在金属导杆的一端，金属导杆安装于屏蔽绝缘装置内，光学传感头安装于屏蔽绝缘装置上。当高压线穿过均压环，均压环将感应出故障电压行波，并将故障电压行波传导至金属导杆，从而在屏蔽绝缘装置中形成电场。光学传感头处于电场中。
[0037]本技术的光学传感头优选基于普克尔斯(Pocke本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学电压互感原理的行波采集装置，其特征在于：包括：依次连接的行波波头检测单元、行波信号光电转换单元以及数字电路信号处理单元；其中，所述行波波头检测单元用于采集故障电压行波，并形成电场，所述行波波头检测单元中的光学传感头处于所述电场内；所述行波信号光电转换单元与所述光学传感头连接，将带故障电压的光信号转换为电信号；所述数字电路信号处理单元对所述电信号进行处理得到数字电压波信号。2.根据权利要求1所述的行波采集装置，其特征在于：所述数字电路信号处理单元中设有抗混叠滤波器、模拟高通滤波器；所述抗混叠滤波器用于消除所述电信号的高频信息；所述模拟高通滤波器用于消除所述电信号的低频信号和噪声。3.根据权利要求2所述的行波采集装置，其特征在于：所述抗混叠滤波器为有源滤波器，通带截止频率为f
h
＝2.5kHz；所述模拟高通滤波器为巴特沃斯滤波器。4.根据权利要求1所述的行波采集装置，其特征在于：所述数字电路信号处理单元采用数字闭环信号检测技术，其至少包括：数字信号处理单元DSP、可编程门阵列FPGA、数/模转换器以及驱动电路；其中，所述数字信号处理单元DSP和所述可编程门阵列FPGA与所述数/模转换器连接，所述数/模转换器与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述行波信号光电转换单元连接，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：白浩，袁智勇，雷金勇，周长城，潘姝慧，余文辉，顾衍璋，吴争荣，钟振鑫，罗俊平，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：