一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置製造方法

2023-04-24 20:17:21

一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，包括光纖雷射源、電壓感應單元、光電探測器、電信號檢測器和分壓裝置，所述光纖雷射源將原始光信號通過保偏光纖輸入到電壓感應單元，所述電壓感應單元與光電探測器通過多模光纖連接，所述光電探測器與電信號檢測器連接；所述電壓感應單元與分壓裝置連接。本實用新型將測量現場的電壓信號施加在電壓感應單元，通過電壓信號改變原始光信號的特性，改變後的光信號通過光纖傳輸至變電站內調控室進行信號的後處理實現對原電壓信號的測量。電壓感應單元體積小，安裝於測量現場簡易方便且無需電源供電，安裝之後不改變輸電線路或變電站內各電氣設備或操作試驗裝置等電氣連接機構。
【專利說明】一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電壓檢測器，特別涉及一種基於一次電光效應的光纖電壓測
量試驗裝置。
【背景技術】
[0002]電工設備的絕緣長期耐受著工作電壓，同時還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統 安全可靠地運行。當過電壓幅值較高時將可能導致絕緣閃絡設備擊穿等事故，近年來隨著我國電網容量的增大和大量特高壓線路的開工建設，對電力系統的安全可靠運行提出了更高的要求，運行經驗表明超高壓電網中遭受過電壓的幅值較高，對變電站和輸電線路的絕緣結構造成嚴重威脅。所以對輸電線路或是變電站母線電壓進行實時準確測量，研究過電壓的行為特徵和絕緣配合設計具有重要的意義。電網中的高幅值電壓通常需要轉換為低電壓信號進行分析和後處理，而傳統測量方式的電信號需要有源才能實現長距離傳輸，同時傳輸過程中會受到較大的電磁幹擾，影響測量結果。因此，設計一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，可以減小信號傳輸過程中電磁幹擾，且測量現場無需電源供電，保證對電壓信號的安全準確。
實用新型內容
[0003]有鑑於此，本實用新型提供一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，該裝置可以減小信號傳輸過程中的電磁幹擾，且測量現場無需電源供電，保證對電壓信號的安全準確。
[0004]本實用新型的目的是通過這樣的技術方案實現的，一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，包括光纖雷射源3、電壓感應單元4、光電探測器5、電信號檢測器6和分壓裝置10，所述光纖雷射源3將原始光信號通過保偏光纖7輸入到電壓感應單元4，所述電壓感應單元4與光電探測器5通過多模光纖8連接，所述光電探測器5與電信號檢測器6連接；所述電壓感應單元4與分壓裝置10連接。
[0005]進一步，所述電壓感應單元為電光調製器，所述電光調製器通過分壓裝置輸施加電壓。
[0006]進一步,所述電壓感單兀還包括第一光纖準直透鏡12、第一光纖準直透鏡18、光學起偏器13、光學1/4波片14和檢偏器17,所述保偏纖光纖輸入的光信號依次經過第一光纖準直透鏡、光學起偏器、光學1/4波片進入到電光調製器中，電光調製器輸出的光信號依次經過檢偏器、第二光纖準直透鏡進入到多模光纖8中。
[0007]進一步，所述電光調製器包括兩片電極(16)和設置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體(19)，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜(9)與分
壓裝置連接。
[0008]進一步，所述電壓感應單元還包括由絕緣樹脂和金屬材料共同製作的用於固定光學器件的圓形試驗盒，所述第一光纖準直透鏡和第二光纖準直透鏡分別設置在試驗盒相對的側壁上。
[0009]由於採用了上述技術方案，本實用新型具有如下的優點:
[0010]本實用新型將測量現場的電壓信號施加在電壓感應單元，通過電壓信號改變原始光信號的特性，改變後的光信號通過光纖傳輸至變電站內調控室進行信號的後處理實現對原電壓信號的測量。電壓感應單元體積小，安裝於測量現場簡易方便且無需電源供電，安裝之後不改變輸電線路或變電站內各電氣設備或操作試驗裝置等電氣連接機構，測量過程安全可靠，且收到電磁幹擾較小。因而，該發明具有很強的實際工程價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:
[0012]圖1為基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明中提出的電壓感應單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護範圍。
[0015]如圖1所示，基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，主要包括光纖雷射源
3、電壓感應單元4、光電探測器5和電信號檢測器6四部分。電壓感應單元4位於測量現場I，光纖雷射源3、光電探測器5和電信號檢測器6等用電設備位於變電站內調控室2內。
[0016]所述電壓感應單元與分壓裝置連接，分壓裝置10並聯於輸電線路或變電站母線11獲取電壓信號，通過同軸電纜9將低電壓信號輸出到電壓感應單元4。在本實施例中所述電壓感應單元為電光調製器，所述電光調製器包括兩片電極16和設置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體19，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜9與分壓裝置連接。
[0017]所述光纖雷射源3將波長為1550_(也可以採用基它波長的信號，以適應不同幅值電壓信號的準確測量)的原始光信號通過200m的保偏光纖7輸入到電壓感應單元4，電壓感應單元將原始信號經過處理後再由200m的多模光纖8輸出到光電探測器5，光電探測器5將光信號轉換為電信號輸出到電信號檢測器6，最後得到被測電壓。為了節約成本，本實施例中的保偏光纖也可以替換為單模光纖。
[0018]在本實施例中，光纖雷射源的功率為20mW，當然在其它實施例中也可以採用不同功率的光纖雷射源以滿足試驗現場與變電站調控室距離的需求。例如調控室與試驗現場距離為500m，就可以將光纖雷射源的功率增大為50mW。
[0019]電壓感應單元4中包括兩個光纖準直透鏡(即第一光纖準直透鏡12和第二光纖準直透鏡18), 一個光學起偏器13, —個光學1/4波片14, 一個檢偏器17, —塊長方體LiNb03晶體19位於兩片銅電極16之間，電壓信號由電極引線15引入，所有光纖和準直器的接口均為選為FC/PC。本實施例中電壓感應單元包括一個由絕緣樹脂和金屬材料共同製作的用於固定光學器件的試驗盒，兩個光纖準直透鏡、光學起偏器、光學1/4波片、檢偏器、LiNb03晶體和兩片銅電極都設置在試驗盒內，第一光纖準直透鏡和第二光纖準直透鏡分別設置在試驗盒相對的側壁上。
[0020]在本實施例中，所述試驗盒的長為120mm，寬為30mm，高為30mm，光學起偏器、光學1/4波片和檢偏器的直徑為Ilmm ;銀酸鋰晶體的長為20mm,寬為6mm,高為4mm ;銅電極的長為2Ctam,寬為6臟，高為I臟。
[0021]試驗裝置的主要工藝加工對象為電壓感應單元4，其外形為長方體絕緣樹脂試驗盒,加工工藝要保證保偏光纖7輸入的光信號在依次經過第一光纖準直透鏡12、光學起偏器13、光學1/4波片14、長方體LiNb03晶體19和檢偏器17之後，能通過第二光纖準直鏡18耦合進多模光纖8，最後將經過電壓調製的光信號輸送到光電探測器5，以實現測量電壓的功能。
[0022]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，其特徵在於:包括光纖雷射源(3)、電壓感應單元(4)、光電探測器(5)、電信號檢測器(6)和分壓裝置(10)，所述光纖雷射源(3)將原始光信號通過保偏光纖(7)輸入到電壓感應單元(4)，所述電壓感應單元(4)與光電探測器(5)通過多模光纖(8)連接，所述光電探測器(5)與電信號檢測器(6)連接；所述電壓感應單元(4)與分壓裝置(10)連接。
2.根據權利要求1所述的基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，其特徵在於:所述電壓感應單元為電光調製器，所述電光調製器通過分壓裝置輸施加電壓。
3.根據權利要求2所述的基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，其特徵在於:所述電壓感單兀還包括第一光纖準直透鏡(12)、第一光纖準直透鏡(18)、光學起偏器(13)、光學1/4波片(14)和檢偏器(17)，所述保纖光纖輸入的光信號依次經過第一光纖準直透鏡、光學起偏器、光學1/4波片進入到電光調製器中，電光調製器輸出的光信號依次經過檢偏器、第二光纖準直透鏡進入到多模光纖(8)中。
4.根據權利要求2所述的基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，其特徵在於:所述電光調製器包括兩片電極(16)和設置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體(19)，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜(9)與分壓裝置連接。
5.根據權利要求3所述的基於一次電光效應的光纖電壓測量試驗裝置，其特徵在於:所述電壓感應單元還包括由絕緣樹脂和金屬材料共同製作的用於固定光學器件的圓形試驗盒，所述第一光纖準直透鏡和第二光纖準直透鏡分別設置在試驗盒相對的側壁上。
【文檔編號】G01R19/00GK203811669SQ201420216555
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】畢茂強, 王謙, 伏進, 吳高林, 郝建, 楊慶, 董恆 申請人:國家電網公司, 國網重慶市電力公司電力科學研究院, 重慶大學