CN105606870A - 波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统 - Google Patents

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杨庆
韩睿
司马文霞
孙尚鹏
袁涛
刘通
何彦宵
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Chongqing University
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Abstract

本发明属于电力检测技术领域，本发明的目的在于提供一种波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，包括多波长激光收发装置，用于输出和接收激光；控制端波长分割复用器、监测端解复用器、用于设置在输电线路电压监测点的至少一个电压传感器，所述电压传感器包括非接触电压感应单元和光电转换单元，所述非接触电压感应单元，用于感应输电线路电压并加载到光电转换单元；所述光电转换单元，接收监测端解复用器输出的激光，将非接触电压感应单元感应到的电压信号加载到激光中；监测端波长分割复用器、控制端解复用器，接收监测端波长分割复用器输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出到多波长激光收发装置；数据采集装置，根据多波长激光收发装置获取的信号，获得监测点的电压数据。

Description

波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，具体涉及一种高压输电线路电压监测系统。
背景技术
我国电力已经进入大机组、大电网、超高压和信息化、自动化的新阶段。电力系统的稳定可靠运行直接关系到人们的生产和生活质量，关系到社会经济的发展和进步。一旦电力系统出现事故，不仅会造成经济损失，还会影响人民的正常生活，危及公共安全，造成严重的社会问题。从各国实际运行情况来看，由于雷电引起的电力系统故障占全年故障的40％-70％，是输电线路安全稳定运行的主要危害。随着电力系统电压等级的不断提高，随之而来的是大量高杆塔不断涌现，使得输电线路更易成为雷击目标，输电线路的防雷问题更加突出。目前对于输电系统过电压监测的系统大部分安装在变电站内部，由于雷电波经过长距离传输到变电站内部时，经过线路损耗，平行导线耦合削弱，各种设备的防雷保护，以及复杂的折返射和变电站内复杂的电磁环境影响，监测系统所记录的雷电数据并不是第一手数据，难以满足输电线路防雷保护需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，不受环境温度变化影响，与一次电力设备隔离，测量精度高，信号传输与接收简便，在输电线路电压监测现场不需要电源供应。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，包括
多波长激光收发装置，用于输出和接收激光；
控制端波长分割复用器，用于将多波长激光收发装置输出的不同波长的激光耦合至一条光纤中传输；
监测端解复用器，用于接收控制端波长分割复用器输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出；
用于设置在输电线路电压监测点的至少一个电压传感器，所述电压传感器包括非接触电压感应单元和光电转换单元，所述非接触电压感应单元，用于感应输电线路电压并加载到光电转换单元；所述光电转换单元，接收监测端解复用器输出的激光，将非接触电压感应单元感应到的电压信号加载到激光中；
监测端波长分割复用器，接收电压传感器输出的多路激光，耦合至一条光纤中传输；
控制端解复用器，接收监测端波长分割复用器输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出到多波长激光收发装置；
数据采集装置，根据多波长激光收发装置获取的信号，获得监测点的电压数据。
进一步，所述非接触电压感应单元和光电转换单元封装于金属屏蔽外壳内的。
进一步，所述非接触电压感应单元为感应金属板。
本发明相对于现有技术具有如下优点：
本系统通过非接触式电压感应技术，与一次设备不存在电连接，安全性高，便于维护。
本系统前端的非接触式输电线路电压传感器，体积小，便于安装，测量精度高，稳定性好，信号传输简易，适合产品批量推广。
本系统通过光电转换技术实现了信号的电光转换，使得信号传输过程中不受无用电磁干扰的影响，且测量精度高，响应速度快。
本系统通过波分复用的方式实现前端传感器与后端激光收发装置的有效互联，便于同时监测多相线路电压。
附图说明
图1示出了波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统的结构示意图；
图2示出了电压传感器的结构示意图；
图3示出了光电转换单元的结构示意图；
图4示出了光电转换单元除准直器外的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
参见图1-4，本实施例的波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，包括
多波长激光收发装置7，用于输出和接收激光；
控制端波长分割复用器8，用于将多波长激光收发装置7输出的不同波长的激光耦合至一条光纤中传输；本实施例中，控制端波长分割复用器8的输出端通过尾纤接入光纤耦合架空地线16的通道I，光纤耦合架空地线6的通道I与监测端解复用器9的输入端连接。
监测端解复用器9，用于接收控制端波长分割复用器8输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出；
用于设置在输电线路电压监测点的至少一个电压传感器10，所述电压传感器包括非接触电压感应单元13和光电转换单元14，所述非接触电压感应单元13，用于感应输电线路电压并加载到光电转换单元14；所述光电转换单元14，接收监测端解复用器9输出的激光，将非接触电压感应单元13感应到的电压信号调制到激光中；所述非接触电压感应单元13为感应金属板。所述光电转换单元14包括沿光路依次设置并封装在一起的激光准直器Ⅰ1、起偏器2、1/4波片3、铌酸锂晶体4、检偏器5和激光准直器Ⅱ6，所述监测端解复用器9的输出端耦合至激光准直器Ⅰ1的输入端，所述铌酸锂晶体4为长方形，以长度方向为通光方向，铌酸锂晶体4与通光方向垂直的上表面和下表面镀有作为检测电极的金属层，所述检测电极与非接触电压感应单元13电连接，起偏器2起偏方向与铌酸锂晶体通光方向呈45°夹角，检偏器5方向与起偏器2垂直，1/4波片3光轴方向与铌酸锂晶体通光方向平行，激光准直器Ⅱ6的输出端通过光纤耦合至监测端波长分割复用器10的输入端。所述非接触电压感应单元13和光电转换单元14封装于金属屏蔽外壳15内的。
监测端波长分割复用器11，接收多个电压传感器10输出的激光，耦合至一条光纤中传输；本实施例中，监测端波长分割复用器11的输出端接入光纤耦合架空地线16的通道II。
控制端解复用器12，输入端与光纤耦合架空地线16的通道II连接，接收监测端波长分割复用器11输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出到多波长激光收发装置7；
数据采集装置17，根据多波长激光收发装置6获取的信号，获得监测点的电压数据。
波长分割复用器具有多个光纤输入端口和一个光纤输出端口，通过光学技术将载有不同信号的不同波长的激光耦合进入同一光纤中进行传播。
解复用器具有一个光纤输入端口和多个光纤输出端口，通过先进光学技术将单一光纤中的不同波长激光分离出来，分别通过不同光纤传播。
多波长激光收发装置具有多个独立激光输出端口、多个独立激光接收端口以及与之匹配的电输出端口，可同时输出不同波长的激光，同时接收并监测不同波长的激光并输出电信号。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，其特征在于：包括
多波长激光收发装置，用于输出和接收激光；
控制端波长分割复用器，用于将多波长激光收发装置输出的不同波长的激光耦合至一条光纤中传输；
监测端解复用器，用于接收控制端波长分割复用器输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出；
用于设置在输电线路电压监测点的至少一个电压传感器，所述电压传感器包括非接触电压感应单元和光电转换单元，所述非接触电压感应单元，用于感应输电线路电压并加载到光电转换单元；所述光电转换单元，接收监测端解复用器输出的激光，将非接触电压感应单元感应到的电压信号加载到激光中；
监测端波长分割复用器，接收电压传感器输出的多路激光，耦合至一条光纤中传输；
控制端解复用器，接收监测端波长分割复用器输出的激光并还原为不同波长的多路激光输出到多波长激光收发装置；
数据采集装置，根据多波长激光收发装置获取的信号，获得监测点的电压数据。
2.如权利要求1所述的波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，其特征在于：所述非接触电压感应单元和光电转换单元封装于金属屏蔽外壳内的。
3.如权利要求2所述的波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，其特征在于：所述非接触电压感应单元为感应金属板。
4.如权利要求1-3中任一项所述的波分复用式非接触输电线路电压在线监测系统，其特征在于：所述光电转换单元包括沿光路依次设置并封装在一起的激光准直器Ⅰ、起偏器、1/4波片、铌酸锂晶体、检偏器和激光准直器Ⅱ，所述监测端解复用器的输出端耦合至激光准直器Ⅰ的输入端，所述铌酸锂晶体为长方形，以长度方向为通光方向，晶体与通光方向垂直的上表面和下表面镀有作为检测电极的金属层，所述检测电极与非接触电压感应单元电连接，起偏器起偏方向与通光方向呈45°夹角，检偏器方向与起偏器垂直，1/4波片光轴方向与铌酸锂晶体通光方向平行，激光准直器Ⅱ的输出端通过光纤耦合至监测端波长分割复用器的输入端。
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