[发明专利]基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统，包括宽带激光光源、电压传感器参考单元、电压传感器传感单元、传输光纤、光电探测器和末端信号显示处理系统；激光通过传输光纤将光信号送入电压传感器参考单元的输入端，电压传感器参考单元的输入端与电压传感器传感单元连接；电压传感器传感单元上设置有外加电压；电压传感器传感单元输出携带待测电压信号信息的光强信号；所述光强信号输入到光电探测器中；光电探测器将输出的光强信号转换为电压信号，电压信号通过末端信号显示处理系统生成所测外加电压数值。本发明提供的电压测量系统及方法，具有无源性，抗电磁干扰能力强、响应频带较宽、工频响应好的特点。

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，特别是一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统及方法。

背景技术

电网电压实时测量对于系统保护、线路故障监测和测量具有重要的意义。电网常用的PT有重量大、频带窄、体积大等缺点。这种设备质量偏大且体积庞大，当不能获取实时的监测数据和运行状态掌控时，一旦发生故障，有爆炸的风险，倘若发生事故，会威胁或破坏到周围的设备和工作人员的安全。新型的以光电晶体为基础的光学电压测量系统中，由于电光晶体所固有的双折射效应，在环境温度变化时容易引起工作点的漂移，目前的温度补偿措施还不足以消除此工作点漂移给传感器带来的测量精度的影响。因此，研究能够适用于宽温区和较宽频段的电压传感器对电网的控制和运行尤为重要。

因此，需要一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统及方法。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统；本发明的目的之二是提出一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统，包括宽带激光光源、电压传感器参考单元、电压传感器传感单元、传输光纤、光电探测器和末端信号显示处理系统；

所述宽带激光光源输出激光，所述激光通过传输光纤将光信号送入电压传感器参考单元的输入端，所述电压传感器参考单元的输出端与电压传感器传感单元连接；所述电压传感器传感单元上设置有外加电压；所述电压传感器传感单元输出携带待测电压信号信息的光强信号；所述光强信号输入到光电探测器中；所述光电探测器将输出的光强信号转换为电压信号，所述电压信号通过末端信号显示处理系统生成所测外加电压数值。

进一步，所述电压传感器参考单元包括第一光环形器、第一光栅和第一压电陶瓷；所述电压传感器传感单元包括第二光环形器、第二光栅和第二压电陶瓷；

所述第一光栅设置于第一压电陶瓷上；所述第一光环形器的一端通过光纤与宽带激光光源的输出端连接；所述第一光环形器的另一端与第一光栅连接；

所述第二光栅设置于第二压电陶瓷上；所述第二光环形器的一端与所述第一光环形器的一端连接；所述第二光环形器的另一端与第二光栅连接；

所述第二光环形器的光输出端与光电探测器的光输入端连接；所述第二压电陶瓷上施加预设电压值；

所述第一光环形器和第二光环形器分别与光电探测器连接。

进一步，所述第一光栅或第二光栅为反射型布拉格光栅。

进一步，所述第一压电陶瓷的两侧镀有作为电压输入端口的银电极层；第二压电陶瓷的两侧镀有作为电压输入端口的银电极层。

进一步，所述光电探测器得到电压传感器传感单元输出的光强信号，所述光强信号公式如下：