采用新型光纖器件與光路方案的光纖電壓傳感器研究.pdf

1、光學電壓互感器(OVT)是一種新型的電力互感器，它克服了傳統(tǒng)電壓互感器(VT)的許多缺點，在未來的電力系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景，光學電壓互感器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套相關(guān)的理論，但是依然存在有待發(fā)展和完善的問題，本文的主要研究對象為光學電壓互感器的核心部分即傳感頭，以后均稱為光學電壓傳感器(OVS)。 本文首先介紹了偏振光在晶體與雙折射光纖中傳輸?shù)幕纠碚摚⒃谶@個基礎(chǔ)上分析了兩種不同結(jié)構(gòu)的光學電壓傳感器：一種是創(chuàng)新的運

2、用高雙折射光子晶體光纖制作的四分之一波片的透射式光學電壓傳感器，另一種是不采用四分之一波片的新型反射式橫向調(diào)制電壓傳感器。本文分別分析了這兩種不同結(jié)構(gòu)的光學電壓傳感器的工作原理和與同類電壓傳感器相比所具有的特點，以及晶體自身雙折射對光學電壓傳感器特性的影響，最后總結(jié)了兩種不同結(jié)構(gòu)的光學電壓傳感器的優(yōu)點。理論分析表明，采用新型光纖四分之一波片的光學電壓傳感器可以克服傳統(tǒng)四分之一波片體積大、與光纖銜接不便及存在端面反射、相移量與入射光方向有

3、關(guān)等缺點，且不存在應(yīng)力型高雙折射保偏光纖對溫度敏感問題，具有明顯的優(yōu)勢和特點。而新型不采用四分之一波片的反射式光學電壓傳感器針對在高壓電力系統(tǒng)應(yīng)用時，實際被測電壓是在特定高電壓值(如110KV或更高電壓等級)附近波動的特點，提出和設(shè)計的新型光路可以提高傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，增強傳感器抗環(huán)境因素干擾的能力，并且具有光路結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點。 本文還分析了光纖四分之一波片非理想時輸出光偏離圓偏振光對光學電壓傳感器的影響，并在此基

4、礎(chǔ)上提出了一種新的信號處理方法來補償這一因素對傳感器輸出信號的影響。這一方法對常見的交變電壓檢測是有效的。 本文最后在實驗上測量了光纖四，分之一波片的溫度和偏振特性，以及傳感材料BGO晶體的偏振特性，證明光纖四分之一波片在1550nm波段可以產(chǎn)生很好的圓偏振光，且具有很好的溫度特性，而實驗上采用的BGO晶體消光比很大，基本可以看作無內(nèi)在雙折射的材料。實驗還對對新型不采用四分之一波片的反射式光學電壓傳感器進行實驗測量，結(jié)果表明采用