雙模干涉式光學(xué)電壓互感器的設(shè)計(jì)與理論研究.pdf

1、本文對(duì)近年來(lái)光學(xué)電壓互感器的類型、基本原理進(jìn)行了綜合評(píng)述；對(duì)雙模干涉式光學(xué)電壓互感器進(jìn)行了深入的理論研究，建立了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和理論模型；對(duì)互感器所需要的各種組件的工作原理和性能特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并給出了具體設(shè)計(jì)參數(shù)；介紹了系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)采用的白光干涉法和主動(dòng)零差相位跟蹤法的基本理論；深入分析了系統(tǒng)誤差的影響因素，并給出了減小誤差的具體措施；利用有限元理論對(duì)傳感頭的電勢(shì)、電場(chǎng)分布進(jìn)行了分析；提出利用空氣來(lái)填充傳感頭絕緣支柱，使用三塊石

2、英晶體來(lái)組成傳感頭；給出了傳感頭的具體設(shè)計(jì)方案，利用Matlab對(duì)傳感頭進(jìn)行了仿真。 本文論述的是一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)高電壓測(cè)量的雙模干涉式光學(xué)電壓互感器。該互感器是基于石英晶體的逆壓電效應(yīng)，在圓柱形石英晶體上施加交流電壓使其產(chǎn)生壓電形變，使纏繞在圓柱表面的橢圓芯雙模光纖中的LP01和LP11模的相位差發(fā)生變化，最后得到被測(cè)電壓。 利用主動(dòng)零差相位跟蹤技術(shù)檢測(cè)出相位差的變化，得到被測(cè)電壓的大小。這種相位跟蹤技術(shù)是在干涉儀中

3、加入一個(gè)相位調(diào)制器，使之產(chǎn)生相移。在跟蹤條件下，使正交條件始終得到保持，將信號(hào)相移的檢測(cè)轉(zhuǎn)換為對(duì)相位調(diào)制器補(bǔ)償相移的檢測(cè)。 對(duì)雙模干涉式光學(xué)電壓互感器所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析，并給出了減小措施。在雙模干涉式光學(xué)電壓互感器輸出的干涉光強(qiáng)信號(hào)中，當(dāng)殘余可見(jiàn)度忽略不計(jì)時(shí)，可采用主動(dòng)零差相位跟蹤技術(shù)來(lái)線性跟蹤雙模光纖相位差的變化；當(dāng)殘余可見(jiàn)度不忽略時(shí)，殘余可見(jiàn)度隨光程差增加而減小，這時(shí)群折射率取較大值時(shí)，可以較好地消除殘余可見(jiàn)度。環(huán)境溫度

4、是影響光纖電壓互感器精度的最主要因素，通過(guò)采取措施補(bǔ)償壓電常數(shù)隨溫度變化所產(chǎn)生的誤差；通過(guò)限制光纖的長(zhǎng)度來(lái)減小溫度對(duì)可見(jiàn)度函數(shù)的影響。 本文利用有限元理論對(duì)傳感頭的電場(chǎng)分布進(jìn)行了分析，為傳感器的絕緣設(shè)計(jì)提出了可靠的理論依據(jù)；利用氣體擊穿理論對(duì)極間電場(chǎng)強(qiáng)度和空氣的絕緣強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)傳感頭進(jìn)行了絕緣設(shè)計(jì)。 最后，本文給出了傳感頭的數(shù)學(xué)模型，并利用傳感頭數(shù)學(xué)模型給出了傳感頭的具體設(shè)計(jì)方案；為了驗(yàn)證傳感頭設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)傳感