适用于行波保护的宽频带光学电压传感器和行波保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，包括：电容分压器，光学传感器模块和光电转换模块，其中光学传感模块并联于电容分压器的中压电容两端，为无源传感，无需供能，将一次侧的电压高低转换为光的偏转角度大小，并输出至光电转换模块，光电转换模块将光信号转换为模拟电信号并升压后输送给行波保护装置，本发明专利技术还公开了一种行波保护系统，包括光学电压传感器和行波保护装置，行波保护装置接收电信号，实现保护功能。本发明专利技术能够实现把电容分压器分压得到的电压量经光学传感模块不失真地输出到光电转换模块中，完成宽频带电压信号的不失真传变，且将电压以模拟量的形式输送给行波保护装置，实现基于电压信号的行波保护。号的行波保护。号的行波保护。

【技术实现步骤摘要】
适用于行波保护的宽频带光学电压传感器和行波保护系统


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护电压测量领域，具体而言，涉及一种适用于行波保护的电容分压式宽频带光学电压传感器和行波保护系统。

技术介绍

[0002]行波保护是理论是基于故障后的暂态行波信息而构建的故障检测理论体系，它有超高速动作特性、不受CT饱和影响、不反映系统振荡、与过渡电阻无关、不受线路分布电容影响等优良性质，因而是高压输电线路理想的保护方式。
[0003]目前，220kV及以上电压等级的电力系统广泛采用电容式电压互感器，这种互感器仅能有效传变工频信号，而包括行波波头在内的突变高频信号，频谱高达百千赫兹，在传变过程中会有较大的频率衰减，使得许多采用宽频带电压故障行波构成保护算法的行波保护无法投入实际应用。能够有效传变宽频带电压信号对行波保护的发展和推广至关重要。
[0004]光学电压传感器基于光学Pockels效应，通过检测电场中光经过光学晶体引起的相位变化，从而得到一次侧施加高压电压的大小。光学电压传感器具有高带宽、抗干扰能力强、光电隔离、体积小重量轻等优势。截至目前，光学电压传感器主要用于光学互感器制造。光学互感器主要应用于数字化智能变电站中工频(50Hz)信号的测量和保护，此类应用仅关注50Hz附近的高压电压信号测量，并未发挥光学测量的宽频带优势。基于电磁感应原理的电压传感器，由于测量原理的限制，对于高频行波电压信号，其测量结果出现了严重的变形和失真而无法应用。单一的电容分压式电压行波传感器，其输出信号容易受到复杂的强电磁场干扰，无法做到行波信号的无失真传感和传输。基于光学Pockels效应的光学电压行波传感器，测量带宽高，使用光缆传输传感信号，不受电磁场干扰，可实现行波信号的不失真传变，是宽频带电压行波信号测量的理想选择。现有技术或应用中并未发现将光学电压传感器应用于行波保护的相关报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种适用于行波保护的电容分压式宽频带光学电压传感器，包括：电容分压器，光学传感器模块和光电转换模块，其中光学传感模块并联于电容分压器的中压电容两端，为无源传感，无需供能，将一次侧的电压高低转换为光的偏转角度大小，并输出至光电转换模块，光电转换模块将光信号转换为模拟电信号并升压后输送给行波保护装置，本专利技术还公开了一种行波保护系统，包括本专利技术的宽频带光学电压传感器和行波保护装置，行波保护装置接收电信号，实现保护功能。通过本专利技术的技术方案，能够实现把电容分压器分压得到的电压量经光学传感模块不失真地输出到保护装置中，可解决使用电容分压式电压互感器CVT不能线性传变1kHz及以上高频信号的问题，实现了宽频带电压信号的不失真传变，且将电压以模拟量的形式输送给保护装置。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，包括电容分压器，光学传感模块
和光电转换模块；
[0008]电容分压器用于将一次侧电压进行分压，包括高压电容C1和中压电容C2；
[0009]光学传感模块并联于中压电容C2两端，光学传感模块包括高压电极，接地端子和光学传感器；所述高压电极和接地端子分别与中压电容C2两端连接，光学传感器用于测量高压电极和接地端子之间的电场变化，将电场变化转换为光信号并输出至光电转换模块；
[0010]光电转换模块将由光学传感模块输入的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号升压后输出至行波保护装置。
[0011]进一步的，所述光学传感模块还包括底座，所述底座采用金属材料；
[0012]底座设有上端开口的凹槽，侧壁设有盲孔，所述光学传感器置于所述凹槽内，接地端子安装于所述盲孔，所述高压电极安装于所述凹槽上端的开口处。
[0013]进一步的，所述高压电极外设有绝缘套管。
[0014]进一步的，所述绝缘套管由树脂材料或者硅橡胶材料一体浇注成型。
[0015]进一步的，所述光学传感模块还包括光缆和光纤尾纤，光缆一端通过光纤尾纤与光学传感器，另一端与光电转换模块连接，光学传感器将电场变化转换为光信号并通过光缆输出至光电转换模块。
[0016]进一步的，所述底座侧壁设有用于光缆伸出的通孔。
[0017]进一步的，所述光电转换模块包括光电转换器和升压变压器；
[0018]光电转换器将由光学传感模块输入的光信号转换为3～5V的模拟电信号并输出至升压变压器，升压变压器将模拟电信号升压为100V的标准电压，并输出至行波保护装置。
[0019]进一步的，所述电容分压器的中压电容C2两端的电压为10kV。
[0020]进一步的，所述光学传感器采用全光学材料制造。
[0021]一种行波保护系统，包括上述一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器和行波保护装置；所述光学电压传感器与高压输电线路连接；所述光学电压传感器中的光电转换模块及行波保护装置均置于继电保护室中。
[0022]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0023](1)本专利技术宽频带光学电压传感器中，设计了光学传感模块的结构，通过电容分压器和与电容分压器的中压电容并联的光学传感模块将一次侧的电压高低转换为光的偏转角度大小，光的偏转角度与电压的高低成线性关系，使宽频带电压信号的转化过程准确不失真；
[0024](2)本专利技术宽频带光学电压传感器中，利用光缆实现了光学传感模块的光信号向光电转换模块的传输，光信号通过光缆传递过程中的衰减可以忽略，同时实现了光电电气隔离；
[0025](3)本专利技术宽频带光学电压传感器中，光学传感模块位于一次侧，仅由无源光学器件组成，无需使用电源或供能，避免了电磁干扰对该装置的影响；
[0026](4)本专利技术行波保护系统中，光学传感模块输出光信号用光缆传到继电保护室中，与就地化数字采样的采集过程相比，采样过程不受外界电磁干扰的影响；
[0027](5)本专利技术宽频带光学电压传感器中，光电转换器输出的电压小信号，经升压后输送给行波保护装置，避免直接传递小信号受到电磁干扰；
[0028](6)本专利技术宽频带光学电压传感器中，通过电容分压器，光学传感器模块和光电转
换模块的传输，实现了宽频带电压信号的不失真传变，且将输出电压以模拟量的形式输送给行波保护装置。
附图说明
[0029]图1为本专利技术适用于行波保护的电容分压式宽频带光学电压传感器的原理图；
[0030]图2为本专利技术光学传感模块的结构图；
[0031]图3为本专利技术一种行波保护系统中，光电转换模块和行波保护装置在继电保护室里的安装示意图。
具体实施方式
[0032]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0033]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，其特征在于，包括电容分压器，光学传感模块和光电转换模块；电容分压器用于将一次侧电压进行分压，包括高压电容C1和中压电容C2；光学传感模块并联于中压电容C2两端，光学传感模块包括高压电极(1)，接地端子(4)和光学传感器(7)；所述高压电极(1)和接地端子(4)分别与中压电容C2两端连接，光学传感器(7)用于测量高压电极(1)和接地端子(4)之间的电场变化，将电场变化转换为光信号并输出至光电转换模块；光电转换模块将由光学传感模块输入的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号升压后输出至行波保护装置。2.根据权利要求1所述的一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，其特征在于，所述光学传感模块还包括底座(3)，所述底座(3)采用金属材料；底座(3)设有上端开口的凹槽，侧壁设有盲孔，所述光学传感器(7)置于所述凹槽内，接地端子(4)安装于所述盲孔，所述高压电极(1)安装于所述凹槽上端的开口处。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，其特征在于，所述高压电极(1)外设有绝缘套管(2)。4.根据权利要求3所述的一种适用于行波保护的宽频带光学电压传感器，其特征在于，所述绝缘套管(2)由树脂材料或者硅橡胶材料一体浇注成型。5.根据权利要求1所述的一种适用于行波保护的宽频带...

【专利技术属性】
技术研发人员：董新洲，张峰，戴媛媛，司磊，王浩宗，王利清，张生营，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：