[发明专利]一种全光纤电压互感器

说明书

本发明公开了一种全光纤电压互感器，包括电容分压器、全光纤电流互感器、双折射光纤温度传感器、补偿电路。电容分压器的低压输出端与载流线圈连接，补偿电路并联在载流线圈两端。将电容分压器与全光纤电流互感器连接测出在低压臂产生的与一次电压成正比的容性电流，通过FOCT测量该容性电流，即可更加精确地测量出一次电压。全光纤电流互感器的传感光纤圈和载流线圈均呈螺线管形式绕制，传感光纤圈绕制在载流线圈上。双折射光纤温度传感器的光纤温度探头与传感光纤圈封装在同一壳体中，全光纤电流互感器的信号处理模块根据双折射光纤温度传感器的传感信号对温度变化特性进行补偿，实时消除环境温度变化对整个FOVT测量准确度的影响。

技术领域

本发明涉及一种全光纤电压互感器(FOVT)，属于光纤传感技术领域。

背景技术

电压互感器是电力系统中不可缺少的重要测量设备，在高压电网中大量投入使用的是常规的电磁式电压互感器和电容分压式互感器。电磁感应式电压互感器是在较低压中常用的一种电压互感器，随着电网电压的提高及智能化一次、二次设备的发展，传统的电磁式互感器已逐渐暴露出其自身的缺点，如电气绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱和、铁磁谐振过电压等，它实际上是一台容量很小的变压器。因此，现在的电力系统高电压部分采用电容分压式互感器。

对于电容分压式互感器，它主要由电容分压器部分和光学电压互感器(OVT)构成。它利用电容分压器从被测高压线路分出一个较低电压加于OVT上，这种电容分压器的电压一般在几千伏，OVT既可以采用横向调制，也可以采用纵向调制方式。对于锗酸铋(BGO)晶体式OVT，电压直接加在晶体上，当周围温度发生变化时，晶体的双折射会由于温度的变化而产生一些变化，从而影响互感器最终检测精度。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种全光纤电压互感器，能够消除环境温度变化对全光纤电压互感器测量准确度的影响。

技术方案：一种全光纤电压互感器，包括电容分压器、全光纤电流互感器、双折射光纤温度传感器、补偿电路；电容分压器的低压输出端与载流线圈连接，补偿电路并联在所述载流线圈两端；全光纤电流互感器的传感光纤圈和所述载流线圈均呈螺线管形式绕制，所述传感光纤圈绕制在所述载流线圈上，使得所述载流线圈所形成的磁场方向与所述传感光纤圈的光路传播方向相同；所述双折射光纤温度传感器的光纤温度探头与所述传感光纤圈封装在同一壳体中，所述全光纤电流互感器的信号处理模块根据所述双折射光纤温度传感器的传感信号对温度变化特性进行补偿。

进一步的，所述全光纤电流互感器采用闭环调制解调方式，加入方波和阶梯波进行相位调制。

进一步的，所述补偿电路由电容C_C和电阻R_C串联组成。

进一步的，所述全光纤电流互感器的信号处理模块根据所述双折射光纤温度传感器的传感信号对温度变化特性进行补偿的方法为：对所述双折射光纤温度传感器测得不同温度信号进行标定后，通过四阶多项式拟合得到随温度T变化的标度因数η(T)，所述全光纤电流互感器的测量值为I_m，采用所述标度因数η(T)对所述测量值I_m进行补偿得到实际电流值I_r＝η(T)I_m。

有益效果：1、将电容分压器与全光纤电流互感器连接测出在低压臂产生的与一次电压成正比的容性电流，通过全光纤电流互感器(FOCT)测量该容性电流，即可更加精确地测量出一次电压。

2、通过双折射光纤温度传感器监测传感光纤圈的实际温度特性，实时消除环境温度变化对整个FOVT测量准确度的影响。系统利用光纤作为电流及温度感知材料，各元件均通过光纤熔接连接而成，无分立元件，使得抗振动能力强、连接可靠性高、长期稳定性好、工艺一致性高等优点。

3、全光纤电流互感器的传感光纤圈和载流线圈均呈双螺线管形式绕制，缩短了光纤长度，减少了光路损耗，与单螺线管结构相比，提高了系统灵敏度。