基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置製造方法
2023-09-09 22:04:45 1
基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置。該裝置由手持式絕緣工器具、高壓BGO光學晶體、高壓光纖、光電轉化及輸出器構成。本發明優點：1.本發明著重解決野外高電壓設備帶電測試工作中獲取並同步主網電壓信號的難題，也適用於電氣測試中任何需要獲取電壓信號的工作。2.本發明在滿足功能需求的基礎上，具有結構簡單堅固，重量輕（1kg以內）、體積小、操作方便等優點，能適用於杆塔上設備帶電測試、地面設備帶電測試的要求。
【專利說明】基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力設備電氣性能測試的工作領域。具體是基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置。
【背景技術】
[0002]在目前的市場上，在高電壓設備上進行電氣測試時，同步電壓頻率信號的方法有:電壓互感器取信號法、電容分壓器取信號法、阻容分壓器取信號法、電流互感器取電流信號後進行相位換算法等。
[0003]電壓互感器取信號法、電容分壓器取信號法、阻容分壓器取信號法適用於高電壓設備停電測試工作，電壓互感器二次側取信號法還適用於變電站內設備帶電測試工作，而在輸電線路上及遠離變電站的場所，則一般採取電流信號同步法後進行相位換算或者是因無法同步而不能進行測試。
[0004]對於電流信號同步法後進行相位換算測試法，在電力系統中，由於線路阻抗的關係，電流信號與電壓信號存在一定的相位差，該差值因線路參數、負荷情況、測試位置的不同而發生變化，因此電流信號同步法提取到的信號與應知的電壓信號存在難以準確測量的相位差，在特殊測試中容易導致在後續的信號分析過程中存在一定的誤判斷。
[0005]目前未見有與本發明同類裝置的報導。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置，著重解決野外高電壓設備帶電測試工作中獲取並同步主網電壓信號的難題，也適用於電氣測試中任何需要獲取電壓信號的工作。
[0007]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0008]基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置，該裝置由手持式絕緣工器具、高壓BGO光學晶體、高壓光纖、光電轉化及輸出器構成。
[0009]所述手持式絕緣工器具，其一端為手持端，由操作人員進行手持操作或固定在需要的位置；其中間部分是硬質絕緣件；其另一端為高壓端，裝有機械裝置，用於固定高壓BGO光學晶體，機械裝置的設計滿足高壓BGO光學晶體的拆裝要求和固定強度要求。
[0010]所述高壓BGO光學晶體，是電場信號轉化為光信號的傳感器，其固定在手持式絕緣工器具的高電壓端，由手持式絕緣工器具移動至輸電線路高壓電極附近，它通過高壓光纖與光電轉化及輸出器連接，形成檢測的光迴路。
[0011]所述高壓光纖，內含光輸入和光輸出的光信號通道，僅作為光路傳輸通道用，其一端連接到光電轉化及輸出器，一端與高壓BGO光學晶體連接，聯通兩者間的光路。
[0012]所述光電轉化及輸出器，內含有電源、光源、起偏器、檢偏器、光電轉換器、電信號輸出接口部件，其與高壓光纖直接連接，形成光源-起偏器-高壓光纖輸入通道-高壓BGO光學晶體-高壓光纖輸出通道-檢偏器的光學迴路，它的作用是產生原始的光信號，通過分析原始光信號經過高壓BGO光學晶體後的光變化情況，提取其中的光信息，並形成系列相應的電壓波形信號，最後將電壓波形信號輸出供同步用。
[0013]本發明的優點:
[0014]1.測量方式靈活:本裝置在測試時，由於手持式絕緣工器具、高壓光纖均滿足高壓絕緣測試要求，因此，高壓BGO光學晶體的空間位置具有隨意性，只要放置在能感應出電壓信號波形的位置，即能滿足需求，而不需強迫性的放置到一定的位置。
[0015]2.應用範圍廣泛:當空間位置固定時，根據有限元理論計算和分壓器檢驗，以及電壓值與電場強度的線性關係，可以將本設備當光PT (光學電壓互感器)使用，可以通過波形，還原一次電壓和頻率及諧波的情況。
[0016]3.波形響應快速:由於電氣設備的頻率為50-60HZ，而本設備的理論採樣率為3GHz，因此能完全滿足測試頻率要求。經過測試，設備可以跟蹤採樣雷電波的波形，並能實時還原，沒有時差。
[0017]4.安全可靠無幹擾:由於高壓BGO光學晶體和高壓光纖均為玻璃材料，絕緣性能良好，放置到高壓設備的鄰近空間後不會造成空間電場畸變等不良幹擾，更不會造成局部放電等不良後果，保證了測試的準確性，也確保了測試過程不會造成不良後果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置結構示意圖。
[0019]圖中，手持式絕緣工器具1、高壓BGO光學晶體2、高壓光纖3、光電轉化及輸出器4。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施對本發明作進一步說明。
[0021]本發明基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置的結構如圖1所示，裝置由手持式絕緣工器具1、高壓BGO光學晶體2、高壓光纖3、光電轉化及輸出器4構成。
[0022]所述手持式絕緣工器具1，其一端為手持端，由操作人員進行手持操作或固定在需要的位置；其中間部分是硬質絕緣件；其另一端為高壓端，裝有機械裝置，用於固定高壓BGO光學晶體2，機械裝置的設計滿足高壓BGO光學晶體2的拆裝要求和固定強度要求。
[0023]所述高壓BGO光學晶體2，是電場信號轉化為光信號的傳感器，其固定在手持式絕緣工器具I的高電壓端，由手持式絕緣工器具I移動至輸電線路高壓電極附近，它通過高壓光纖3與光電轉化及輸出器4連接，形成檢測的光迴路。
[0024]所述高壓光纖3,內含光輸入和光輸出的光信號通道,僅作為光路傳輸通道用，其一端連接到光電轉化及輸出器4，一端與高壓BGO光學晶體2連接，聯通兩者間的光路。
[0025]所述光電轉化及輸出器4,內含有電源、光源、起偏器、檢偏器、光電轉換器、電信號輸出接口部件，其與高壓光纖3直接連接，形成光源-起偏器-高壓光纖輸入通道-高壓BGO光學晶體-高壓光纖輸出通道-檢偏器的光學迴路，它的作用是產生原始的光信號，通過分析原始光信號經過高壓BGO光學晶體2後的光變化情況，提取其中的光信息，並形成系列相應的電壓波形信號，最後將電壓波形信號輸出供同步用。
[0026]本發明具體實施如下:[0027]在輸電線路上及遠離變電站的場所，當進行電力設備電氣性能測試的工作，需要提取電氣設備高壓端電壓波形信號時，只需要將高壓BGO光學晶體2固定在手持式絕緣工器具I的端部，並使用高壓光纖3將高壓BGO光學晶體2、光電轉化及輸出器4連接起來，通過手持式絕緣工器具1，將高壓BGO光學晶體2非接觸式的靠近高壓電極(包括絕緣子高壓端、輸電線路等)鄰近空間，並相對固定不動，光電轉化及輸出器4則即能通過光電轉換，感應到由電壓變化引起的空間電場幅值的變化，進而將電壓波形進行還原，並輸出到需要使用該信號的電力設備電氣性能測試設備的電壓同步信號口上，為測試人員、測試設備提供實時的電力設備高壓端波形信號。
【權利要求】
1.基於光學電場傳感器的電壓波形信號同步輸出裝置，其特徵在於，該裝置由手持式絕緣工器具、高壓BGO光學晶體、高壓光纖、光電轉化及輸出器構成， 所述手持式絕緣工器具，其一端為手持端，由操作人員進行手持操作或固定在需要的位置；其中間部分是硬質絕緣件；其另一端為高壓端，裝有機械裝置，用於固定高壓BGO光學晶體，機械裝置的設計滿足高壓BGO光學晶體的拆裝要求和固定強度要求； 所述高壓BGO光學晶體，是電場信號轉化為光信號的傳感器，其固定在手持式絕緣工器具的高電壓端，由手持式絕緣工器具移動至輸電線路高壓電極附近，它通過高壓光纖與光電轉化及輸出器連接，形成檢測的光迴路； 所述高壓光纖，內含光輸入和光輸出的光信號通道，僅作為光路傳輸通道用，其一端連接到光電轉化及輸出器，一端與高壓BGO光學晶體連接，聯通兩者間的光路； 所述光電轉化及輸出器，內含有電源、光源、起偏器、檢偏器、光電轉換器、電信號輸出接口部件，其與高壓光纖直接連接，形成光源-起偏器-高壓光纖輸入通道-高壓BGO光學晶體-高壓光纖輸出通道-檢偏器的光學迴路，它的作用是產生原始的光信號，通過分析原始光信號經過高壓BGO光學晶體後的光變化情況，提取其中的光信息，並形成系列相應的電壓波形信號，最後將電壓波形信號輸出供同步用。
【文檔編號】G01R19/00GK103809012SQ201410056191
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】陳智勇, 劉聰漢, 韋魏, 李恆燦 申請人:廣西電網公司電力科學研究院