CN104977455A - 一种应用于测量vfto的光电测量系统 - Google Patents

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一种应用于测量VFTO的光电测量系统，由光源li-fi、光学电压传感头、光电探测器PIN、光学信号处理电路以及示波器5依序连接组成；其中，光学电压传感头连接有VFTO高压发生器，光电探测器PIN采用两个进行并联；连接方式采取光源li-fi通过无线传输通道传给光学电压传感头，光学电压传感头通过多模光纤传输到光电探测器PIN上，光学信号处理电路分别与光电探测器PIN、示波器电连接。本发明具有传输的信号不易受到周围复杂电磁环境的干扰，响应时间快，灵敏度高，抗干扰能力强等优点。

Description

一种应用于测量VFTO的光电测量系统
技术领域
本发明属于电力用光电测量系统测量VFTO波形的技术领域。
背景技术
随着特高压技术的发展和应用，电压等级越来越高，电力设备的绝缘裕度降低，GIS中隔离开关操作所引起的快速暂态过电压简称VFTO会对超高压和特高压电力系统设备造成威胁，应该通过技术手段抑制其危害。VFTO主要有两种危害：其一是VFTO对电力系统绝缘的危害，主要体现在GIS的支撑绝缘子(盆式绝缘子)、变压器和架空线路的绝缘危害。其二是VFTO的第二个危害主要体现在对于二次设备的干扰，使其误动作，甚至损坏。途经一为VFTO耦合到架空线上，通过架空线损伤与GIS相连的电气设备，如：架空线路的绝缘、变压器。途径二为VFTO会引起GIS装置地电位的升高，即暂态地电位升高和壳体暂态电位升高，由于控制、保护、信号等众多二次设备都需要有一个地电位作为参考，地电位不稳会造成其误动作，甚至损坏。途径三为VFTO通过GIS的壳体和架空线向周围辐射电磁波，通过空间耦合的途径对二次设备造成干扰。综上所述，电力系统迫切研制一款测量频带宽，响应时间快，灵敏度高，抗干扰能力强的VFTO测量装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供能够测量GIS中特快速瞬态过电压波形和VFTO发生器与设备对接时的VFTO波形，且响应时间快，灵敏度高，抗干扰能力强的应用于测量VFTO的光电测量系统。
本发明的目的是通过下列技术方案来实现的。
一种应用于测量VFTO的光电测量系统，由光源li-fi、光学电压传感头、光电探测器PIN、光学信号处理电路以及示波器5部分依序连接组成；其中，光学电压传感头连接有VFTO高压发生器，光电探测器PIN采用两个进行并联；连接方式采取光源li-fi通过无线传输通道传给光学电压传感头，光学电压传感头通过多模光纤传输到光电探测器PIN上，光学信号处理电路分别与光电探测器PIN、示波器电连接。
本发明的有益效果是：
a.能够测量GIS中特快速瞬态过电压波形和VFTO发生器与设备对接时的VFTO波形。传输的信号不易受到周围复杂电磁环境的干扰，测量精确；
b.解决了减小示波器的测量噪声，需要对示波器进行接地处理，而GIS的外壳电位会伴随VFTO过程瞬间升高，可达到十几到一百千伏，造成示波器所接大地的电位不是零，测量不够准确的问题；
c.测量频带宽，响应时间快，灵敏度高，抗干扰能力强。
下面结合附图及实例进一步阐述本发明内容。
附图说明
图1为双晶体传感头的结构示意图；
图2为反射式横向调制光学电压传感器结构图；
图3反射式横向调制光学电压传感器原理图；
图4为双光路信号处理电路流程图；
图5为本发明系统结构示意图。
见图5,一种应用于测量VFTO的光电测量系统，由光源li-fi(即利用普通的LED来实现无线数据传输)、光学电压传感头、光电探测器PIN、光学信号处理电路以及示波器5部分依序连接组成；其中，光学电压传感头连接有VFTO高压发生器，光电探测器PIN采用两个进行并联；连接方式采取光源li-fi通过无线传输通道传给光学电压传感头，光学电压传感头通过多模光纤传输到光电探测器PIN上，光学信号处理电路分别与光电探测器PIN、示波器电连接。
本发明低压侧光源li-fi发出直流光，通过无线传输通道传给光学电压传感头BGO电光晶体1，高压侧的高电压信号对直流光进行调制，采用如图2所示的反射式横向调制光学电压传感器进行调制，这时候这束光不再是直流光了，而是直流光叠加上可以反映高压信号的交流光。携带所测高电压信号信息的光再通过多模光纤传输到光电探测器PIN上，通过如图3所示的双光路信号处理电路，把光信号转换成电信号并进行预处理，最后由示波器将所测的信号显示出来。该VFTO光电测量系统整体实行的流程图如图4所示。本发明是一种应用于测量VFTO的光电测量系统，具有传输的信号不易受到周围复杂电磁环境的干扰，造成测量有误，同时解决了为了减小示波器的测量噪声，需要对示波器进行接地处理，而GIS的外壳电位会伴随VFTO过程瞬间升高，可达到十几到一百千伏，造成示波器所接大地的电位不是零，测量不够准确的问题。
见图1，该图示出了光电测量系统的光学电压传感头的BGO电光晶体结构示意图，试验时将待测电压加于BGO晶体<001>方向，且使光沿晶体＜110＞方向通过时，光学电压传感器具有较好的双光路温度互补特性，传感器具有最优性能。
见图2、图3，光电测量系统的反射式横向调制光学电压传感器结构包括起偏器、转角棱镜、BGO晶体、检偏器和准直透镜等光学元件。低压侧发出li-FI信号传输到准直透镜上，经过起偏器和转角棱镜处理传输的BGO晶体上，经过处理再传输到检偏器和准直透镜上，最后再传给PIN光电探测器上。该种设计由于结构紧凑，因此更适用于现场的生产应用。
见图4，该图示出了光电测量系统的双光路信号处理电路流程图，双光路信号检测由光电探测器得到的数据经过放大、高低通滤波、除法器、加法器及除2电路等进行运算后得到VFTO电压波形。
见图5，该图示出了光电测量系统的示意图，其展示了整个VFTO的光电测量系统的工作流程，低压侧发出光源li-fi发出光源通过无线传输通道传给光学电压传感器上，光学电压传感器对光源进行处理再通过光纤传递给光电转换模块，然后经过双光路信号处理电路对信号进行处理，最后通过示波器进行波形输出。

Claims (1)

1.一种应用于测量VFTO的光电测量系统，其特征是，由光源li-fi、光学电压传感头、光电探测器PIN、光学信号处理电路以及示波器5依序连接组成；其中，光学电压传感头连接有VFTO高压发生器，光电探测器PIN采用两个进行并联；连接方式采取光源li-fi通过无线传输通道传给光学电压传感头，光学电压传感头通过多模光纤传输到光电探测器PIN上，光学信号处理电路分别与光电探测器PIN、示波器电连接。
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