一种宽频电光式表面电场测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供宽频电光式表面电场测量装置，属于电力检测技术电磁场测量领域。包括：激光收发装置、光纤终端盒、光纤接线盒、电场传感器、光信号处理装置和数据采集及分析装置；所述激光收发装置由发射单元和接收单元组成，所述发射单元由激光源和偏振控制器组成，所述电场传感器安装于GIS设备内部；所述电场传感器由沿光路依次设置的激光准直器Ⅰ、起偏器、晶体、检偏器和激光准直器Ⅱ组成，所述激光准直器Ⅰ的光输入端和所述激光准直器Ⅱ的光输出端均连接于所述光纤接线盒，所述电场传感器中所有元件固定在同一光轴；所述光信号处理装置由依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成。依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成。依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频电光式表面电场测量装置


[0001]本技术涉及电力检测技术电磁场测量领域，尤其涉及一种宽频电光式表面电场测量装置。

技术介绍

[0002]GIS电力设备投入电网使用后，随着时间的推移，内部可能会出现金属微粒、绝缘缺陷等可能会影响电网运行的安全隐患，由于GIS电力设备具有较好的封闭性，内部缺陷和隐蔽缺陷是难以直接探查的，必须通过间接的方式去分析和预测GIS内部的设备状态，内部缺陷会给设备内部场强带来变化，因此，需要提供一种简易的装置通过探查GIS电力设备内部场强变化来分析设备状态。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供一种宽频电光式表面电场测量装置，用于探测GIS电力设备表面场强，具有结构简单、布设方便、宽频宽的特点。
[0004]本技术实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种宽频电光式表面电场测量装置，包括：激光收发装置、光纤终端盒、光纤接线盒、电场传感器、光信号处理装置和数据采集及分析装置；
[0006]所述激光收发装置由发射单元和接收单元组成，所述发射单元由激光源和偏振控制器组成；
[0007]所述电场传感器由沿光路依次设置的激光准直器Ⅰ、起偏器、晶体、检偏器和激光准直器Ⅱ组成，所述激光准直器Ⅰ的光输入端和所述激光准直器Ⅱ的光输出端均连接于所述光纤接线盒，所述电场传感器固定安装于GIS电力设备的壳体内壁上，所述表面场强测量装置的其他部件置于所述GIS电力设备外部，所述电场传感器中所有元件固定在同一光轴；
[0008]所述光信号处理装置由依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成；
[0009]所述激光收发装置的光输出端输出偏振光束P1，以光纤传输的方式依次经由所述光纤终端盒和所述光纤接线盒输入至所述电场传感器中所述激光准直器Ⅰ的光输入端，经GIS电力设备的电场调制所述偏振光束P1，所述激光准直器Ⅱ的光输出端输出光束P2，所述光束P2光纤传输的方式依次经由所述光纤接线盒和所述光纤终端盒输出至所述激光收发装置的光输入端，所述激光收发装置输出所述光束P2至所述光信号处理装置，所述光信号处理装置对所述光束P2进行光电信号变换以及滤波处理、得到电压信号V
out
，所述数据采集及分析装置根据所述电压信号V
out
分析出所述GIS电力设备内部的电场强度E
[0010]较优地，所述晶体为Li4Ti5O
12
晶体。
[0011]较优地，所述数据采集及分析装置包括单片机和显示器，其中单片机装有系统程序和算法、用于输出电压数值；显示器用于所述单片机的译码信号输出数值。
[0012]较优地，所述偏振控制器用于控制激光偏振态、确保传感系统处于线性工作区，所述电光晶体响应于电压作用于输入光场的相位，所述检偏器响应于输入光并输出水平偏振
光。
[0013]由上述技术方案可知，本技术提供的一种宽频电光式表面场强测量装置，包括激光收发装置、光纤终端盒、光纤接线盒、电场传感器、光信号处理装置和数据采集及分析装置，激光收发装置的光输出端输出偏振光束P1，以光纤传输的方式依次经由光纤终端盒和光纤接线盒输入至电场传感器中激光准直器Ⅰ的光输入端，经GIS电力设备的电场调制偏振光束P1，激光准直器Ⅱ的光输出端输出光束P2，光束P2光纤传输的方式依次经由光纤接线盒和光纤终端盒输出至激光收发装置的光输入端，激光收发装置输出光束P2至光信号处理装置，光信号处理装置对光束P2进行光电信号变换以及滤波处理、得到电压信号V
out
，数据采集及分析装置根据电压信号V
out
分析出GIS电力设备内部的电场强度E。
[0014]本技术具有结构简单、布设方便、高频率响应带宽的特点。
附图说明
[0015]图1为宽频电光式表面电场测量装置及应用于GIS电力设备的结构图。
[0016]图2为宽频电光式表面电场测量装置及应用于GIS电力设备的原理图。
[0017]图中：激光收发装置1、光纤终端盒2、光纤接线盒3、电场传感器4、光信号处理装置5、数据采集及分析装置6、GIS电力设备7、激光源11、偏振控制器12、激光准直器Ⅰ41、起偏器42、晶体43、检偏器44、激光准直器Ⅱ45。
具体实施方式
[0018]以下结合本技术的附图，对本技术的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
[0019]参照图1和图2，本技术提供一种宽频电光式表面电场测量装置，包括激光收发装置1、光纤终端盒2、光纤接线盒3、电场传感器4、光信号处理装置5和数据采集及分析装置6，其中：
[0020]激光收发装置1由发射单元和接收单元组成，发射单元由激光源11和偏振控制器12组成；
[0021]电场传感器4由沿光路依次设置的激光准直器Ⅰ41、起偏器42、晶体43、检偏器44和激光准直器Ⅱ45组成，激光准直器Ⅰ的光输入端和激光准直器Ⅱ的光输出端均连接于光纤接线盒，电场传感器4安装于GIS电力设备内侧壁，电场传感器中所有元件固定在同一光轴；
[0022]光信号处理装置5由依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成；
[0023]激光收发装置1的光输出端输出偏振光束P1，以光纤传输的方式依次经由光纤终端盒2和光纤接线盒3输入至电场传感器4中激光准直器Ⅰ的光输入端，经GIS电力设备的电场调制偏振光束P1，激光准直器Ⅱ的光输出端输出光束P2，光束P2光纤传输的方式依次经由光纤接线盒3和光纤终端盒2输出至激光收发装置1的光输入端，激光收发装置1输出光束P2至光信号处理装置5，光信号处理装置5对光束P2进行光电信号变换以及滤波处理、得到电压信号V
out
，数据采集及分析装置6根据电压信号V
out
分析出GIS电力设备内部的电场强度E。
[0024]其中，光信号处理装置将光强信号转换为电压信号的转换公式为：
[0025][0026]式中，a是输出电压的直流分量，b为光信号处理装置感应电压的比例系数，E
π
为半波电场，是电光调制产生的相位差达到所需的电场，参量E为传感器待测电场强度；
[0027]数据采集及分析装置6根据电压信号V
out
计算出电场强度E的公式为：
[0028][0029]式中，V
out
为光电转换器输出的电压信号值。
[0030]本文所述的晶体为Pockels晶体，优选为Li4Ti5O
12
晶体。不同电光晶体在相同外加电场下的电光效应强弱是不同的，选择适当电光系数的LiNbO3晶体也可以在保证较大半波电场情况下极大的提高传感器感应电场的灵敏度。
[0031]在外施电场的调制下，Li4Ti5O
12
晶体的折射率发生变化，入射光在主轴方向的分量产生相位延迟，当偏振光束P1通过Li4Ti5O
12
晶体后，双折射光的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频电光式表面电场测量装置，其特征在于，包括：激光收发装置、光纤终端盒、光纤接线盒、电场传感器、光信号处理装置和数据采集及分析装置；所述光信号处理装置、所述激光收发装置、所述光纤终端盒、所述光纤接线盒、所述电场传感器依次通过传输光纤连接，所述光信号处理装置与数据采集及分析装置之间为电性连接；所述激光收发装置由发射单元和接收单元组成，所述发射单元由激光源和偏振控制器组成；所述电场传感器由沿光路依次设置的激光准直器Ⅰ、起偏器、晶体、检偏器和激光准直器Ⅱ组成，所述激光准直器Ⅰ的光输入端和所述激光准直器Ⅱ的光输出端均连接于所述光纤接线盒，所述电场传感器固定安装于GIS电力设备的壳体内壁上，所述激光收发装置、所述光纤终端盒、所述光纤接线盒、所述光信号处理装置和所述数据采集及分析装置置于所述GIS电力设备外部，所述电场传感器中所有元件固定在同一光轴；所述光信号处理装置由依次连接的光电变换器和高通滤波器电路组成；所述激光收发装置的光输出端输出偏振光束P1，以光纤传输的方式依次经由所述光纤终端盒和所述光纤接线盒输入至所述电场传感器中所述激光准直器Ⅰ的光输入端，经所述GIS电力设备的电场调制所述偏振光束P1，所述激光准直器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙尚鹏，马飞越，倪辉，牛勃，陈磊，魏莹，李泽成，朱洪波，王博，丁培，周秀，田禄，马云龙，刘威峰，田天，白金，于家英，张恒，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：