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(xué)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(diǎn)，在未來(lái)的電力系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景，光學(xué)電壓互感器經(jīng)過(guò)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(wèn)題，本文的主要研究對(duì)象為光學(xué)電壓互感器的核心部分即傳感頭，以后均稱為光學(xué)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?，并在這個(gè)基礎(chǔ)上分析了兩種不同結(jié)構(gòu)的光學(xué)電壓傳感器：一種是創(chuàng)新的運(yùn)

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(xué)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(xué)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(diǎn)，以及晶體自身雙折射對(duì)光學(xué)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(xué)電壓傳感器的優(yōu)點(diǎn)。理論分析表明，采用新型光纖四分之一波片的光學(xué)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(diǎn)，且不存在應(yīng)力型高雙折射保偏光纖對(duì)溫度敏感問(wèn)題，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。而新型不采用四分之一波片的反射式光學(xué)電壓傳感器針對(duì)在高壓電力系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，實(shí)際被測(cè)電壓是在特定高電壓值(如110KV或更高電壓等級(jí))附近波動(dòng)的特點(diǎn)，提出和設(shè)計(jì)的新型光路可以提高傳感器的可靠性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)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(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 本文還分析了光纖四分之一波片非理想時(shí)輸出光偏離圓偏振光對(duì)光學(xué)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(hào)處理方法來(lái)補(bǔ)償這一因素對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響。這一方法對(duì)常見(jiàn)的交變電壓檢測(cè)是有效的。 本文最后在實(shí)驗(yàn)上測(cè)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(shí)驗(yàn)上采用的BGO晶體消光比很大，基本可以看作無(wú)內(nèi)在雙折射的材料。實(shí)驗(yàn)還對(duì)對(duì)新型不采用四分之一波片的反射式光學(xué)電壓傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，結(jié)果表明采用