悬浮电极式光学电压互感器制造技术

悬浮电极式光学电压互感器，包括绝缘装置、高压电极、互感器壳体、悬浮电极、密封圈、接地柱、绝缘支撑、互感器外罩、传感头和光纤。本发明专利技术具有安装灵活、体积小、重量轻、成本低等优势；同时增强了电磁屏蔽的作用；实现了高压与低压之间的彻底隔离，大大的提高了安全性；增加了接地柱，确保了人身及设备的安全；互感器外罩与绝缘气体气室完全隔离，光学元器件不受绝缘气体的影响；增加了光纤保护盒，可以保护光纤不受到损坏；1/4波片与起偏器采用一体化加工工艺，极大地减小了1/4波片的厚度，从而消弱1/4波片温度性能对系统的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备
，尤其涉及悬浮电极式光学电压互感器。
技术介绍
高压电力互感器是为电力系统提供用于计量、控制和继电保护的最基本的测量设备。随着电力系统电压等级地不断提高，传统的电磁感应式或电容分压式互感器因其传感机理的限制而表现出许多难以克服的局限性。光学电压互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电压测量的新型互感器。与传统互感器相比，光学电压互感器的高压信号通过光纤传输到二次设备，绝缘大大简化、带宽高，动态范围大、无磁饱和、轻便易于安装，因此，在电力系统中有着十分广阔的应用前景。国际上，1997年，ABB电力T&D公司报导了 115kV 550kV组合式光学电压/电流 互感器。1997年，法国Alstom报道了 123kV 765kV组合式光学电压/电流互感器，已有多台产品在欧洲和北美挂网运行。2003年，加拿大Nxtphase报道了 121kV 550kV的光学电压互感器。国内自1992年开始先后有清华大学、华中科技大学等高校及电子部26所、电力科学研究院、上海互感器厂等众多单位从事此方面的研究，目前已有多种光学电压互感器样机研制出来，但绝大数仅限于试验室阶段。目前，现有的光学电压互感器存在安装维护复杂，不可以带电作业的情况；在粘接工艺上，多个分立光学元件在固化过程中都不可避免地会产生微外移，影响方位角的准确度；此外，就调制方式来说，与横向调制方式相比，纵向调制型光学电压互感器还存在高压下绝缘成本高、输出信号与电场不成比例，信号解调难度大等问题。因此，如何提高光学电压互感器的长期可靠性以及加工工艺是其应用发展的关键所在。专利
技术实现思路
本专利技术技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种悬浮电极式光学电压互感器，体积小、重量轻、屏蔽效果好，应用方式灵活。本专利技术的另一技术解决问题是大大提高了安全性。本专利技术采用的技术方案如下悬浮电极式光学电压互感器包括绝缘装置(I)、高压电极(2)、互感器壳体(3)、悬浮电极(4)、密封圈(5)、接地柱￠)、绝缘支撑(7)、互感器外罩(8)、光学电压传感头(9)和光纤(10);所述绝缘装置(I)固定连接在所述互感器壳体⑶的一端，所述互感器壳体⑶另一端外侧固定连接互感器外罩⑶；所述互感器外罩设有接地柱￠);在所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)连接的位置设置密封圈(5)；所述高压电极(2)的一端通过所述绝缘装置(I)伸入所述互感器壳体(3)内，并和所述绝缘装置(I)固定连接；所述悬浮电极(4)通过所述绝缘支撑(7)密封固定在所述互感器壳体(3)和互感器外罩⑶的连接处、且两端分别伸入所述互感器壳体⑶和互感器外罩(8)内；所述光学电压传感头(9)置于所述互感器外罩(8)的底部，与光学电压传感头(9)连接的光纤(10)引出到所述互感器外罩(8)，再通过所述互感器外罩(8)至电气单元(13)。上述电压互感器还包括保护盒(11)，与所述光学电压互感器传感头(9)连接的所述光纤(10)先进入所述保护盒(11)后经过所述保护盒(11)上的光纤引出孔(12)引出所述互感器外罩(8)，再引至电气单元(13)。所述光学电压传感头(9)包括第一光纤准直器(161)、起偏器(17)、1/4波片(18)、BG0晶体(19)、检偏器(20)、第二光纤准直器(162)和第三光纤准直器(163);从电气单元(13)来的光信号通过光纤经所述第一光纤准直器(161)后连接到所述起偏器(17)’经所述起偏器(17)后再依次经过所述1/4波片(18)、所述BGO晶体(19)连接到所述检偏器(20)，经所述检偏器(20)后分为两路，一路反射端经所述第二光纤准直器(162)后通过光纤输出至电气单元(13)，另一路透射端经所述第三光纤准直器(163)后通过光纤输出至电气单元(13)。所述电气单元(13)包括光学闭环反馈控制单元(14)和信号处理单元(15);光学闭环反馈控制单元(14)使光源的中心波长稳定，经过光纤(10)输出至光学电压传感头(9);信号处理单元(15)对光学电压传感头(9)输出的光信号进行处理，解调出被测电压。 所述光学闭环反馈控制单元(14)包括SLD光源(21)、Lyot消偏器(22)、耦合器(23)、第一探测器(241)和驱动电路(26) ;SLD光源(21)产生的光经Lyot消偏器(22)变成低偏振光，经过I禹合器(23)输出至光学电压传感头(9);同时I禹合器(23)的输出经过第一探测器(241)将光信号变成电信号后至驱动电路(26)，由驱动电路(26)判断是否满足输出光功率的要求，计算并调整驱动电路参数，反馈至SLD光源(20)，使SLD光源(21)输出稳定的光功率，从而使由I禹合器(23)输出至光学电压传感头(9)的光源输出功率稳定。所述信号处理单元(15)包括第二探测器(242)、第三探测器(243)和信号解调电路(27);第二探测器(242)、第三探测器(243)分别将光学电压传感头(4)出射的两路光信号转变为电信号传输给所述信号解调电路(27)，由信号解调电路(27)分别计算第二探测器(242)、第三探测器(243)两个探测通道的滑动平均值，计算交流比直流量，然后对两路探测信号进行加权平均计算，使得两路电压幅值达到平衡，最后将所得的电压值依据通信协议进行组帧后通过串口发送。所述光学电压传感头(9)位于电力系统的一次系统中，电气单兀(13)处于电力系统的二次系统中。所述1/4波片(18)与所述起偏器(17) —体化加工而成。所述BGO晶体(19)与所述电力系统中的地电极接触，且BGO晶体(19)与地电极的接触面镀有铬金膜。本专利技术与现有技术相比的有益效果如下(I)本专利技术采用技术方案的结构具有安装灵活、体积小、重量轻、成本低等优势。(2)本专利技术光学电压互感器增加了互感器壳体，增强了电磁屏蔽的作用。(3)本专利技术增加了悬浮电极，将一次侧高压电极的高压转换为悬浮电极的低压，实现了高压与低压之间的彻底隔离，大大的提高了安全性。(3)本专利技术在互感器外罩上增加了接地柱，正常运行时，接地柱悬空；维护检修时，接地柱接地，确保了人身及设备的安全。(4)本专利技术中传感头放置于互感器外罩的底部，互感器外罩与绝缘气体气室完全隔离，光学元器件不受绝缘气体的影响。(5)本专利技术中增加了光纤保护盒，可以保护光纤不受到损坏。(6)本专利技术中1/4波片与起偏器采用一体化加工工艺，极大地减小了 1/4波片的厚度，从而消弱1/4波片温度性能对系统的影响。附图说明图I所示的是本专利技术的结构原理图；图2所示的是本专利技术中光学电压传感头及电气单元结构图；图3所示的是本专利技术中驱动电路工作流程图；图4所示的本专利技术中信号解调电路工作流程图。具体实施方式 为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图I所示，本专利技术包括绝缘装置I、高压电极2、互感器壳体3、悬浮电极4、密封圈5、接地柱6、绝缘支撑7、互感器外罩8、光学电压传感头9、光纤10、保护盒11和光纤引出孔12。高压电极2通过绝缘装置I固定在互感器壳体3内；悬浮电极4通过绝缘支撑7固定隔离，一部分放置在互感器壳体3内，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于：包括绝缘装置(1)、高压电极(2)、互感器壳体(3)、悬浮电极(4)、密封圈(5)、接地柱(6)、绝缘支撑(7)、互感器外罩(8)、光学电压传感头(9)和光纤(10)；所述绝缘装置(1)固定连接在所述互感器壳体(3)的一端，所述互感器壳体(3)另一端外侧固定连接互感器外罩(8)；所述互感器外罩(8)设有接地柱(6)；在所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)连接的位置设置密封圈(5)；所述高压电极(2)的一端通过所述绝缘装置(1)伸入所述互感器壳体(3)内，并和所述绝缘装置(1)固定连接；所述悬浮电极(4)通过所述绝缘支撑(7)密封固定在所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)的连接处、且两端分别伸入所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)内；所述光学电压传感头(9)置于所述互感器外罩(8)的底部，与光学电压传感头(9)连接的光纤(10)引出到所述互感器外罩(8)，再通过所述互感器外罩(8)至电气单元(13)。

【技术特征摘要】
1.悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于包括绝缘装置(I)、高压电极(2)、互感器壳体(3)、悬浮电极(4)、密封圈(5)、接地柱￠)、绝缘支撑(7)、互感器外罩(8)、光学电压传感头(9)和光纤(10);所述绝缘装置(I)固定连接在所述互感器壳体(3)的一端，所述互感器壳体(3)另一端外侧固定连接互感器外罩(8);所述互感器外罩(8)设有接地柱(6)；在所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)连接的位置设置密封圈(5);所述高压电极(2)的一端通过所述绝缘装置(I)伸入所述互感器壳体(3)内，并和所述绝缘装置(I)固定连接；所述悬浮电极(4)通过所述绝缘支撑(7)密封固定在所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)的连接处、且两端分别伸入所述互感器壳体(3)和互感器外罩(8)内；所述光学电压传感头(9)置于所述互感器外罩(8)的底部，与光学电压传感头(9)连接的光纤(10)引出到所述互感器外罩(8)，再通过所述互感器外罩(8)至电气单元(13)。2.根据权利要求I所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于还包括保护盒(11)，与所述光学电压传感头(9)连接的所述光纤(10)先进入所述保护盒(11)后经过所述保护盒(11)上的光纤引出孔(12)引出所述互感器外罩(8)，再引至电气单元(13)。3.根据权利要求I或2所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于还包括变电站的GIS腔体，所述变电站的GIS腔体接地，所述互感器外罩(8)与所述变电站的GIS腔体相连。4.根据权利要求1-3任意之一所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于所述变电站的GIS腔体内填充有绝缘气体。5.根据权利要求4所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于所述绝缘气体为SF6气体。6.根据权利要求1-3任意之一所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于当进行维护时所述接地柱(6)接地。7.根据权利要求1-3任意之一所述的悬浮电极式光学电压互感器，其特征在于所述光学电压传感头(9)包括第一光纤准直器(161)、起偏器(17)、1/4波片(18)、BGO晶体(19)、检偏器(20)、第二光纤准直器(162)和第三光纤准直器(163);从电气单兀(13)来的光信号通过光纤经所述第一光纤准直器(161)后连接到所述起偏器(17)，经所述起偏器(17)后再依次经过所述1/4波片(18)、所述BGO晶体(19)连接到所述检偏器(20)，经所述检偏器(20)后分为两路，一路反射端经所述第二光纤准直器(162)后通过光纤输出至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，张志鑫，谭金权，于海成，臧华，
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：