CN205404672U - 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 - Google Patents
一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，包括均压环、高压侧电极、低压接地侧电极、屏蔽管、底座、传输单元、高压接线端子、空心绝缘子、电场传感器、SLD光源、信号采集处理单元。均压环位于空心绝缘子顶端的外部，高压接线端子在空心绝缘子最顶端、且与高压侧电极相连。所述高压侧电极、低压接地侧电极在空心绝缘子内部，高压侧电极、低压接地侧电极分别位于空心绝缘子顶部、底部。电场传感器通过传输单元分别与SLD光源、信号采集处理单元相连接，从电场传感器传出的带有相位差的偏振光，传至信号采集处理单元进行信号采集和数据处理。本实用新型采用5个电场传感器，对5个电场传感器测出的电场值采用高斯‑勒让德求积算法算出高压侧电压值，减小了温度和外界电磁场对该光学电压互感器的影响，提高了该光学电压互感器测量地准确性和运行地稳定性。
Description
技术领域
本实用新型一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，涉及电力系统测量领域，用于对变电站中线路电压的实时测量。
背景技术
随着电力系统电压等级的升高和容量的不断增加，继电保护装置对测量设备的要求越来越高，传统的电压互感器日益表现出绝缘难度大、铁芯磁饱和、易爆炸、测量频带窄等缺陷，已不能满足测量的需要。为了弥补以上不足，电子式互感器得到了很快的发展，电容分压型、电阻分压型电子式电压互感器在电力系统中得到一定的应用。但由于电容分压型电子式电压互感器对被测电压的响应会产生延时，且在线路重合闸时有电荷滞留现象，温度的变化会使分压器的电容发生改变等，这些都会对电容分压型电子式电压互感器的测量造成影响。电阻分压型电子式电压互感器的分压电阻会随着电压的升高和温度的变化而会发生改变，因此电阻分压型电子式电压互感器一般只用在中低压配电网中。
纯光学的电压互感器由于其结构简单、绝缘性能好、体积小、重量轻、频带宽、不受电磁干扰、无谐振等诸多优点，已成为现今电压互感器发展的主流方向。但由于光学电压互感器受环境的影响比较大，特别是温度和外界电磁场的干扰。同时由于光学晶体的制造工艺存在不足，使得光学电压互感器长期运行的稳定性和可靠性得不到保证。
发明内容
针对目前光学电压互感器BGO晶体内部存在干扰双折射、半波电压随环境温度的变化而产生漂移、外界电磁场的干扰等使其测量精度、长期运行的稳定性和可靠性得不到保证。本实用新型提供了一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，该光学电压互感器电场传感器采用BGO双晶体结构设计，并使用五个这样的电场传感器，通过高斯求积算法来获得测量电压值。这种结构设计和运算原理大大减小了温度和外界电磁场对该光学电压互感器的影响，提高了该光学电压互感器测量地准确性和运行地稳定性。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，包括均压环、高压侧电极、低压接地侧电极、屏蔽管、底座、传输单元、高压接线端子、空心绝缘子、电场传感器、SLD光源、信号采集处理单元。均压环位于空心绝缘子顶端的外部，高压接线端子在空心绝缘子最顶端、且与高压侧电极相连。所述高压侧电极、低压接地侧电极在空心绝缘子内部，高压侧电极、低压接地侧电极分别位于空心绝缘子顶部、底部。屏蔽管位于空心绝缘子中、且与空心绝缘子同轴心，屏蔽管两端接于空心绝缘子的两端，并且密封。传输单元、电场传感器位于屏蔽管中，传输单元连接电场传感器。SLD光源、信号采集处理单元位于底座中。电场传感器通过传输单元分别与SLD光源、信号采集处理单元相连接，从电场传感器传出的带有相位差的偏振光，直接传至信号采集处理单元进行信号采集和数据处理。
所述高压侧电极、低压接地侧电极为圆形电极，电极半径小于屏蔽管的内径。
所述屏蔽管内部分布着多个电场传感器，多个电场传感器在屏蔽管的位置由高斯-勒让德公式来确定。
所述信号采集处理单元包括依次连接的信号采集模块、A/D转换模块、数据处理模块。
所述屏蔽管为屏蔽玻璃管，其内充有氮气，将高压侧电极、低压接地侧电极分开。
所述电压互感器的电场传感器采用BGO双晶体。
本实用新型一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，技术效果如下：
1：屏蔽管可以屏蔽外界的电磁场，保证传感器不受外界电磁场的干扰，强了该光学电压互感器抗外界干扰的能力。使该互感器达到IEC0.2级准确度，具有较强的实用性。
2：均压环使高压侧电极上的电压分布均匀，有助于保持互感器内部电场的稳定。接线端子与系统和高压侧电极相连，高压侧电极、低压接地侧电极间产生较为稳定的电场。
3：底座和空心绝缘子对整个结构起支撑和保护的作用。
4：把5个电压互感器放在中空绝缘子内的屏蔽玻璃管中，且玻璃管内充有氮气，把两电极安全分开。测量电压值可以用高低压电极之间的电场强度在两电极之间的线积分得出，由于外电场的影响和两电极之间的电场强度存在不平行电压互感器的中轴线方向的电场分量，所以对此积分采用高斯求积算法。运用高斯—勒让德求积算法5点公式确定5个电场传感器在屏蔽管内的位置，测出5个点的电场强度值，然后代入高斯—勒让德五点公式算出测量电压值。
5：该电压互感器使用五个BGO晶体，与只使用一个BGO晶体的电压互感器相比，可以避免外界环境对测量电压值造成偶然性误差，增强了电压互感器的抗干扰能力，保证了电压互感器测量的准确性。因为只使用一个BGO晶体的电压互感器在受到环境的影响时，BGO晶体所在位置的电场强度会发生变化，同时BGO晶也会受到干扰双折射的影响，导致测量产生较大误差。而使用五个BGO晶体，当互感器受到外界环境的影响时，测量值是通过高斯求积算法——高斯-勒让德五点公式将五个点的电场测量值代入来求得电压测量值得，并不是由一个点的电场强度值来确定最后的测量电压值。因此，比只使用一个BGO晶体直接测出电压值的互感器抗干扰能力强，测量准确性高。
附图说明
图1是本实用新型光学电压互感器的结构示意图。
图2是本实用新型光学电压互感器的信号采集处理单元连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，包括均压环1、高压侧电极2、低压接地侧电极3、屏蔽管4、底座5、传输单元6、高压接线端子7、空心绝缘子8、电场传感器9、SLD光源10、信号采集处理单元11。
均压环1位于空心绝缘子8顶端的外部，高压接线端子7在空心绝缘子8最顶端、且与高压侧电极2相连，均压环1使得高压侧电极2上的电压分布均匀。
所述高压侧电极2、低压接地侧电极3在空心绝缘子8内部，高压侧电极2、低压接地侧电极3分别位于空心绝缘子8顶部、底部。
屏蔽管4位于空心绝缘子8中、且与空心绝缘子8同轴心，屏蔽管4两端接于空心绝缘子8的两端，并且密封。
传输单元6、电场传感器9位于屏蔽管4中，传输单元6连接电场传感器9。
SLD光源10、信号采集处理单元11位于底座5中。
电场传感器9通过传输单元6分别与SLD光源10、信号采集处理单元11相连接，从电场传感器9传出的带有相位差的偏振光，直接传至信号采集处理单元11进行信号采集和数据处理。
所述高压侧电极2、低压接地侧电极3为圆形电极，电极半径小于屏蔽管4的内径。
所述屏蔽管4内部分布着多个电场传感器，多个电场传感器在屏蔽管4的位置由高斯-勒让德公式来确定。
所述信号采集处理单元11包括依次连接的信号采集模块、A/D转换模块、数据处理模块。
所述屏蔽管4为屏蔽玻璃管，屏蔽玻璃管内径为110mm，外径为150mm，高为2300mm，介电常数为100。其内充有氮气，将高压侧电极2、低压接地侧电极3分开。屏蔽管4用来屏蔽外电场的干扰，使测量电场不受外电场的影响。
屏蔽管4的内部有五个BGO晶体制成的电场传感器，该电场传感器使用双晶体结构，减小了温度和外界环境因素对电场传感器的影响。五个电压互感器分布在以低压接地侧电极3的圆心为原点，以电压互感器的中轴线为x数轴的x1、x2、x3、x4、x5的位置。
SLD光源10发出的光经过传输单元6射入BGO晶体，BGO双晶体在电场的作用下发生电光效应，再经过信号采集处理单元11，通过高斯求积算法计算，输出测量电压值的数字信号。
Claims (6)
1.一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，包括均压环（1）、高压侧电极（2）、低压接地侧电极（3）、屏蔽管（4）、底座（5）、传输单元（6）、高压接线端子（7）、空心绝缘子（8）、电场传感器（9）、SLD光源（10）、信号采集处理单元（11），其特征在于，均压环（1）位于空心绝缘子（8）顶端的外部，高压接线端子（7）在空心绝缘子（8）最顶端、且与高压侧电极（2）相连；所述高压侧电极（2）、低压接地侧电极（3）在空心绝缘子（8）内部，高压侧电极（2）、低压接地侧电极（3）分别位于空心绝缘子（8）顶部、底部；屏蔽管（4）位于空心绝缘子（8）中、且与空心绝缘子（8）同轴心，屏蔽管（4）两端接于空心绝缘子（8）的两端，并且密封；传输单元（6）、电场传感器（9）位于屏蔽管（4）中，传输单元（6）连接电场传感器（9）；SLD光源（10）、信号采集处理单元（11）位于底座（5）中；电场传感器（9）通过传输单元（6）分别与SLD光源（10）、信号采集处理单元（11）相连接，从电场传感器（9）传出的带有相位差的偏振光，传至信号采集处理单元（11）进行信号采集和数据处理。
2.根据权利要求1所述一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，其特征在于，所述高压侧电极（2）、低压接地侧电极（3）为圆形电极，电极半径小于屏蔽管（4）的内径。
3.根据权利要求1所述一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，其特征在于，所述屏蔽管（4）内部分布着多个电场传感器，多个电场传感器在屏蔽管（4）的位置由高斯-勒让德公式来确定。
4.根据权利要求1所述一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，其特征在于，所述信号采集处理单元（11）包括依次连接的信号采集模块、A/D转换模块、数据处理模块。
5.根据权利要求1或2所述一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，其特征在于，所述屏蔽管（4）为屏蔽玻璃管，其内充有氮气，将高压侧电极（2）、低压接地侧电极（3）分开。
6.根据权利要求3所述一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，其特征在于，所述电场传感器（9）采用BGO双晶体结构。
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| CN201620255970.0U CN205404672U (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 |
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Cited By (1)
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| CN105629049A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-06-01 | 三峡大学 | 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 |
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2016
- 2016-03-30 CN CN201620255970.0U patent/CN205404672U/zh not_active Expired - Fee Related
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